WO2023094481A1 - Kühlvorrichtung für ein medizinisches behandlungsgerät - Google Patents

Kühlvorrichtung für ein medizinisches behandlungsgerät Download PDF

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WO2023094481A1
WO2023094481A1 PCT/EP2022/083037 EP2022083037W WO2023094481A1 WO 2023094481 A1 WO2023094481 A1 WO 2023094481A1 EP 2022083037 W EP2022083037 W EP 2022083037W WO 2023094481 A1 WO2023094481 A1 WO 2023094481A1
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WO
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air
housing
air duct
cooling device
medical treatment
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/083037
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English (en)
French (fr)
Inventor
Heiko Giebler
Nektarios Panagias
Patrick Fernes
Original Assignee
Xenios Ag
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Publication date
Application filed by Xenios Ag filed Critical Xenios Ag
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    • F28D1/024—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with air flow channels with an air driving element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • A61M2205/3606—General characteristics of the apparatus related to heating or cooling cooled

Definitions

  • the present invention relates to cooling devices for medical treatment devices and corresponding medical treatment devices, in particular extracorporeal circulatory support devices comprising such a cooling device.
  • Medical treatment devices such as extracorporeal circulatory support devices or blood treatment devices, require precise control or regulation in order to provide a therapy that is required for a patient and is adapted to the pathophysiological conditions.
  • one or more pumps are generally provided for extracorporeal circulatory support systems or blood treatment devices such as membrane oxygenators, which must be actuated at the appropriate time.
  • an evaluation unit can be provided for synchronizing such pumps with the heart cycles or heart actions of the patient, which detects or receives ECG signals of the patient in order to subsequently evaluate them to provide a trigger signal.
  • such an evaluation unit can be provided in the form of an EKG card or an EKG module of the treatment device.
  • Electronic components are provided for the control/regulation, which can be in the form of modules, for example.
  • the electronic components generate heat, which can be significant depending on the complexity of the control/regulation or the operating mode of the treatment device. In order to avoid possible damage to such sensitive components due to overheating, the waste heat generated should be dissipated so that the electronic components can be operated within a specified temperature range.
  • the electronic components are usually located inside the housing of the respective treatment device. This is advantageous both from the point of view of mechanical and structural stability and from the point of view of hygiene. In this way, the components are largely protected in the event of an accidental impact and the outer surface of the treatment device can be easily cleaned, for example between therapy applications.
  • the problem is that the waste heat generated by the electronic components builds up inside the treatment device and can lead to the electronic components overheating. Furthermore, this can increase the temperature of the surface of the treatment device. Active cooling is required to prevent the electronic components from overheating and to avoid high temperatures or even burns to the operating personnel when touching the surface. Cooling systems are known in the prior art which use a supply of fresh air flowing in from the outside in order to actively cool the inside of the housing, in which the operated electronic components are accommodated, with ambient air. As an alternative to this, heat sinks can be provided on the surface of the treatment device or on the housing in order to enable passive cooling with the ambient air.
  • a cooling device for a medical treatment device which comprises a housing with an air inlet, an air outlet and a housing interior defined by a housing wall.
  • An air duct is disposed within the housing interior, with a wall of the air duct defining a continuous internal cavity fluidly connected to the air inlet and the air outlet.
  • the inner cavity, the air inlet and the air outlet are hermetically sealed to the inside of the housing by the air duct.
  • the air duct has at least one fan, which is arranged in the inner cavity and is set up to provide an air flow from the air inlet to the air outlet.
  • the cooling device comprises at least one fan, which is arranged in the interior of the housing and is set up to provide an air flow that flows at least partially around the air duct.
  • the hermetic seal Due to the hermetic seal, ambient air can only get into the inner cavity. Because both the air inlet, the air outlet and the inner cavity are hermetically sealed to the inside of the housing. In other words, ambient air cannot get into the interior of the housing via the air inlet. Instead, according to the invention, the ambient air is routed directly into the inner cavity. Although the inner cavity runs from the air inlet to the air outlet inside the housing, it does not have any openings to the inside of the housing, so that the ambient air exits from the inner cavity via the air outlet. In this way, it is prevented according to the invention that, for example, dust, dirt, moisture or other dirt can get into the interior of the housing. Any electronic components inside the housing are thus protected from dust and water, among other things.
  • Both the air inlet and the air outlet can be adapted to the dimensioning of a connecting section in the respective area of the air duct.
  • a hermetic sealing of the air inlet and the air outlet to the inside of the housing can be provided, for example, by means of a corresponding sealing ring or sealing means.
  • the air duct or the corresponding wall sections on the air inlet side and air outlet-side area and at least the corresponding housing sections in which the air inlet and the air outlet are located be formed in one piece or from a single part.
  • the air duct is preferably detachably connected to the housing, so that the air duct can be easily uncoupled and removed for a cleaning and/or disinfecting process.
  • the air flow provided in the air duct enables the inside of the housing to be cooled effectively. This is because at least one fan is provided inside the housing, which provides an air flow which at least partially flows around the air duct.
  • the air flow inside the housing is thus fluidically decoupled from the ambient air and the air flow provided in the air duct, but allows waste heat formed and accumulated inside the housing to be effectively released via the wall of the air duct and absorbed and dissipated by the air flow in the air duct.
  • the wall of the air duct which is typically made of a thermally conductive material, can be cooled by the ambient air and the correspondingly provided air flow, and waste heat can be absorbed by this air flow via a surface of the wall pointing towards the interior of the housing.
  • the fan inside the housing causes the air inside the housing to be circulated on the one hand in order to absorb waste heat from electronic components from different areas inside the housing, and on the other hand the air duct is at least partially surrounded by this air or internal air so that the waste heat can escape accordingly via the wall of the air duct.
  • the cooling device according to the invention has no other heat sink inside the housing than the air duct. In this embodiment, therefore, no further heat sink is adjacent to the air duct or is also not connected to the air duct by thermal coupling.
  • the interior of the housing is separated from the ambient air and external influences and components present in the interior of the housing are protected. Nevertheless, a high degree of cooling efficiency is provided due to the circulation of the interior air and the active heat dissipation by means of the air flow in the air duct.
  • the present invention thus makes it possible to effectively dispense with both direct cooling of the housing interior with ambient air and passive cooling by means of external heat sinks. Conventional filters, which are usually provided for the ambient air towards the interior of the housing, can thus also be dispensed with. In this way, the maintenance of the cooling device and the treatment device can also be simplified considerably.
  • the waste heat can be formed directly in the housing, for example if the housing is a housing of a medical treatment device to be cooled and the electronic components are therefore at least partially located inside the housing or are directly thermally coupled to it.
  • the housing can also be designed as an insert or module, which can be inserted into a housing of a medical treatment device to be cooled or integrated therein and can be thermally coupled thereto, for example by means of corresponding sections of the housing.
  • dissipating the waste heat also makes it possible to reduce the temperature on an outer surface of a medical treatment device to be cooled. In this way, the operating temperatures of electronic components can be kept low and the operating personnel can be prevented from coming into contact with potentially dangerous surface temperatures.
  • the at least one fan of the housing interior is preferably at a distance from the wall of the air duct and/or the at least one fan of the housing interior and the air duct are arranged on opposite end regions of the housing.
  • the at least one fan in the interior of the housing is therefore at a distance from the wall of the air duct.
  • the cooling device according to the invention also has no other heat sink inside the housing than the air duct. It is therefore also not possible for impingement cooling to take place by convection of the air flow onto such a further heat sink inside the housing.
  • the separate arrangement or spacing of the fan from the wall makes it possible for the air flow provided to be able to pass through a corresponding area inside the housing. As a result, the corresponding waste heat, which may accumulate in different areas inside the housing, can be better dissipated. Furthermore, fastenings to the wall of the air duct can thereby be avoided, so that, for example, an outside of the wall can also be optimized for the discharge and a mechanical load on the air duct can be reduced.
  • the wall of the air duct is preferably at a distance from the housing wall in the region between the air inlet and the air outlet.
  • the area can essentially correspond to the complete area between the air inlet and the air outlet, so that the air duct or its wall is completely spaced apart from the housing wall except for the connecting sections. In this way, an even larger surface area is made available for heat transport.
  • the wall of the air duct may be supported by one or more fasteners providing attachment to the housing wall.
  • the at least one fan of the interior of the housing can be arranged in such a way that the air flow provided in the interior of the housing essentially flows around the wall of the air duct.
  • the flow around occurs not only in the longitudinal direction of the air duct, but also in the circumferential direction.
  • the airflow inside the housing can run essentially or at least partially transversely and/or perpendicularly to the airflow in the air duct, with the at least one fan inside the housing and the air duct preferably being arranged on opposite end regions of the housing.
  • the at least one fan in the interior of the housing can preferably be aligned towards the air duct or towards the inside of the housing wall.
  • the air flow provided can be guided at least partially along the housing wall, so that the dissipation of the waste heat can be further improved and/or can be provided directly for heat-generating components.
  • the continuous flow around the wall further improves the duration and thus the efficiency of the heat transport.
  • fans can be arranged inside the housing, preferably two fans, which are arranged adjacent to one another and preferably provide an air flow in essentially opposite directions.
  • optimized circulation within the housing can be provided, and it can be ensured that the internal air flows against or around the largest possible area of the housing interior.
  • the interior of the housing is protected from contamination due to the hermetic sealing, while active cooling of the interior of the housing is nevertheless made possible by the air flow in the air duct.
  • the air temperature that emerges at the air outlet can be increased accordingly.
  • the air temperature can be sufficiently low for additional cooling capacities.
  • the air duct can be shaped in the area on the air outlet side in such a way that the air flow at the air outlet is at least partially inclined to the air flow between the air inlet and the air outlet.
  • the air flow can flow against or around one or more external components of the treatment device, in order to thus have a flow at the air outlet to provide additional impingement cooling or film cooling.
  • the external components are preferably mechanical components and can in particular include a pump drive, which generates appropriate heat in the operating mode.
  • the external components preferably do not contain any electronic components.
  • part of the air flow can exit the air outlet without an angle of inclination or at a different angle of inclination.
  • multiple spaced apart or separate external components can be cooled by expanding the airflow.
  • the exiting air flow is preferably completely inclined to the air flow in the inner cavity.
  • one or more external components of the treatment device which, for example, generate a larger amount of waste heat, can be cooled in a targeted manner.
  • the angle of inclination can be 10 degrees to 80 degrees.
  • an external component of the treatment device can be cooled in different areas and in different ways.
  • the external component can be attached to an end area of the housing, with part of the waste heat generated being able to be reduced or dissipated by means of the internal air at this end area.
  • the angle of inclination makes it possible for a section of this component, which is not located in this end area and is at a distance from it, to be further cooled by inflow or impingement cooling with the exiting air flow due to the inclination.
  • two or more fans can be provided in the air duct, with the fans being arranged at the same distance from the air inlet on the area on the air inlet side and in the longitudinal direction of the air duct.
  • the longitudinal direction of the air duct basically means the extent of the air duct or its wall in the direction of flow or a direction which is predetermined by a main orientation of the air duct between the air inlet and the air outlet.
  • the longitudinal direction is thus preferably a direction which is greater than any extension of the air duct in the cross section of the air duct. Because the fans are spaced the same distance, they can be aligned parallel to one another and in a direction perpendicular to the longitudinal direction.
  • a corresponding opening in the air duct can also be provided for each fan.
  • the air duct preferably comprises two openings (and two corresponding fans) in the area on the air inlet side and one opening on the air outlet side, with the opening on the air outlet side preferably corresponding to the dimensioning of the air outlet.
  • the fans can be fluidically connected to one another due to the arrangement, but preferably provide (two) essentially separate partial air flows, which (at the latest) are brought together at the air outlet.
  • the wall of the air duct which is typically formed from a (particularly) thermally conductive material, can assume different shapes and, for example, have a substantially continuous shape in order to define a corresponding air duct or internal cavity.
  • the cross section of the air duct can thus be round, ellipsoidal, trapezoidal or else rectangular, for example.
  • the air duct can have a multiplicity of internal heat exchange elements in the inner cavity, which essentially extend in the longitudinal direction of the air duct and, starting from the wall, preferably protrude into the inner cavity.
  • the internal heat exchange elements can be arranged essentially parallel to one another.
  • the internal heat exchange elements preferably extend essentially from the air inlet to the air outlet.
  • the inner heat exchange elements can likewise be (slightly) curved or sinusoidal and/or have a plurality of heat exchange elements spaced apart from one another in the longitudinal direction.
  • the inner heat exchange elements increase a surface area for dissipating the waste heat to the air flow provided in the air duct, so that improved cooling of the interior of the housing is made possible.
  • the inner heat exchange elements can be designed in the form of ribs and/or in the form of surfaces in order to provide the largest possible surface area.
  • the inner heat exchange elements in the cross section of the air duct are preferably arranged on opposite sides of the wall and the heat exchange elements which extend towards one another are offset in relation to one another in the circumferential direction of the air duct.
  • the air duct can—alternatively or additionally—have a large number of external heat exchange elements on the wall of the air duct have, which protrude into the interior of the housing.
  • the outer heat exchange elements preferably extend circumferentially on the wall and are spaced apart from one another in the longitudinal direction. The outer heat exchange elements thus enable improved absorption of the waste heat and transmission into the inner cavity, where the waste heat is effectively dissipated by means of the air flow provided.
  • the outer heat exchange elements preferably extend continuously in the circumferential direction.
  • an offset or a spacing can also be provided in the direction of rotation, in order, for example, to influence or direct the air flow in a targeted manner.
  • turbulence can be provided, as a result of which the duration of the heat transport can be extended.
  • the extent in the circumferential direction means that the efficiency in dissipating the waste heat can be further improved.
  • the outer heat exchange elements can also extend in the longitudinal direction as long as they do not overlap with adjacent outer heat exchange elements in the longitudinal direction.
  • the outer heat exchange elements can be designed, for example, in the form of ribs or in the form of surfaces.
  • the cooling device can furthermore comprise a nozzle which is set up to direct and/or accelerate the air flow provided in the inner cavity at the air outlet.
  • Targeted cooling of external components can be achieved through the nozzle, for example a pump drive of a medical treatment device to be cooled.
  • the nozzle can therefore not only specify a specific alignment of the exiting air flow, but also a flow rate due to a corresponding dimensioning. In this way, for example, a targeted and precise impingement cooling of an external component can be provided.
  • the nozzle can preferably be inclined relative to the housing wall and/or the diameter of the nozzle can be varied.
  • the inclination and the diameter can be adjusted manually and/or adjusted by means of a corresponding control and/or regulation unit.
  • the inclination is preferably relative to the air duct, so that the air flow can also be deflected in this area or at the downstream end in addition to a possibly existing adapted geometry of the air duct on the air outlet-side area of the air duct.
  • the inclination and/or the diameter can be adapted to the arrangement and/or the requirements or the waste heat generated by the external components.
  • the nozzle can also be formed as part of the area of the air duct on the air outlet side and thus specify an angle of inclination of the air flow at the air outlet at least partially relative to the air flow between the air inlet and the air outlet.
  • the cooling device preferably also comprises a control and/or regulation unit or this can be communicatively connected to a control and/or regulation unit of a medical treatment device to be cooled.
  • the inclination and/or the diameter can preferably be adjusted using the control and/or regulating unit on the basis of a detected operating state of the treatment device and/or a component or a functional unit of the treatment device in order to achieve the desired or preferred orientation and/or a required ( Provide minimum) flow rate.
  • the cooling device can also include a control and/or regulating unit which is set up to receive and receive a temperature measurement of the housing interior, the air duct and/or a medical device cooled by the cooling device and/or an operating state of a medical device cooled by the cooling device to control/regulate the air flow, which is provided by the at least one fan in the air duct, based on the temperature measurement and/or the operating state.
  • a control and/or regulating unit which is set up to receive and receive a temperature measurement of the housing interior, the air duct and/or a medical device cooled by the cooling device and/or an operating state of a medical device cooled by the cooling device to control/regulate the air flow, which is provided by the at least one fan in the air duct, based on the temperature measurement and/or the operating state.
  • the air flow can be adjusted as a function of a waste heat that is provided, with the waste heat being ascertained or determined on the basis of the temperature measurement and/or the operating state.
  • idle mode may require little or no airflow, while normal operation may require correspondingly higher airflow.
  • the at least one fan in the air duct can be controlled/regulated accordingly on the basis of the received operating state or a received operating mode and, for example, corresponding characteristic curves.
  • the control and/or regulation unit can be connected to an interface of the medical device in order to receive the operating state, in which case an operating mode can be characteristic of the operating state.
  • a more accurate detection of the generated waste heat can be enabled based on a received temperature measurement.
  • one or more temperature sensors can be integrated in the cooling device or in the interior of the housing and/or in the air duct and communicatively connected to the control and/or regulation unit.
  • the operating state or operating mode or the temperature measurement can also be received by at least one specific component of the medical treatment device to be cooled.
  • the control and/or regulation unit can specifically receive a current operating mode of a pump drive or a current pump status and be configured to adjust the air flow accordingly.
  • a medical treatment device preferably an extracorporeal blood treatment device and/or an extracorporeal circulatory support device, which comprises a cooling device according to the invention and as described above.
  • the medical treatment device can be designed as a console, for example, preferably in a portable configuration.
  • the medical treatment device can be designed as an extracorporeal membrane oxygenator (ECMO) or other oxygen supplier, as an extracorporeal circulatory support (ECLS) or as an extracorporeal carbon dioxide remover (ECCO2R).
  • ECMO extracorporeal membrane oxygenator
  • ECLS extracorporeal circulatory support
  • ECO2R extracorporeal carbon dioxide remover
  • the housing of the cooling device can be designed, for example, as an insert or module, which is inserted into a housing of the medical treatment device or is integrated therein and is thermally coupled thereto, for example by means of corresponding sections of the housing. In this way, a hermetic seal of the sensitive electronic components is ensured, with sufficient cooling being provided at the same time.
  • the medical treatment device preferably comprises a housing, wherein the housing of the cooling device is or can be designed at least as part of the housing of the medical treatment device. More preferably, the housing of the cooling device corresponds to the housing of the medical treatment device.
  • An essentially closed console can thus be provided as the medical treatment device, with the housing interior of the cooling device essentially corresponding to the housing interior of the medical treatment device.
  • Electronic components are hermetically sealed and protected as a result, especially since only one air duct is provided, in which an air flow is provided between an air inlet and an air outlet.
  • the air duct is not fluidically connected to the interior of the housing of the medical treatment device. Accordingly, such a closed console is advantageous not only from the point of view of the lower maintenance effort for the electronic components, but also from a hygienic point of view. Any germs that are hazardous to health cannot penetrate the interior of the housing, which makes cleaning and disinfecting the treatment device much easier.
  • the cooling device according to the invention and the corresponding medical treatment device can also be used in an intensive care unit, since only the outer surface of the treatment device has to be cleaned and disinfected. Due to the fact that external heat sinks can still be dispensed with on the surface, the cleaning and disinfection is simplified even further according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a cooling device according to the invention integrated in a medical treatment device
  • FIG. 2 shows a schematic sectional illustration of a medical treatment device with a cooling device according to the invention with a flow profile of the air flow inside the housing;
  • FIG. 3 shows a corresponding schematic sectional illustration of the medical treatment device according to FIG. 2 of the air flow through the air duct;
  • FIG. 4 shows a perspective sectional illustration of an embodiment of the air duct of the medical treatment device according to FIG. 2;
  • FIG. 5 shows a schematic sectional illustration of the medical treatment device according to FIG. 2 with an advantageous embodiment of the air outlet;
  • FIG. 6 shows a perspective side view of the air duct according to FIG. 4;
  • FIG. 7 shows a perspective front view of the air duct according to FIG. 6.
  • Figure 8 shows a perspective rear view of the air duct according to Figure 4.
  • FIG. 1 A schematic representation of a cooling device 10 according to the invention is shown in FIG.
  • the cooling device 10 is integrated in a medical treatment device 100 or formed as part of the treatment device 100 .
  • a housing 12 of the cooling device 10 also forms part of the housing 120 of the medical treatment device 100.
  • the housing 12 of the cooling device 10 in the housing interior 14, which is defined by the housing wall 13, contains the essential electronic components of the medical treatment device 100, wherein the housing 120 of the medical treatment device 100 can include further sections which do not match the housing 12 of the cooling device 10 and, for example, have mechanical components required for the treatment or a therapeutic method.
  • the housing 12 of the cooling device 10 can also be formed completely by the housing 120 of the medical treatment device 100 .
  • the housing 12 of the cooling device 10 comprises an air inlet 16 and an air outlet 18 on opposite end regions of the housing 12.
  • An air duct 20 is provided between the air inlet 16 and the air outlet 18, which fluidly connects the air inlet 16 to the air outlet 18 and the ambient air.
  • the air duct 20 is essentially formed by a wall 22 which extends from the air inlet 16 to the air outlet 18 and defines a continuous internal cavity 24 .
  • ambient air can enter the inner cavity 24 via the air inlet 16 and the air outlet 18 .
  • a fan 26 is also provided in the air duct 20 and is arranged in the inner cavity 24 in the immediate vicinity of the air inlet 16 . The fan 26 is set up to draw in or convey ambient air via the air inlet 16 into the inner cavity 24 and to provide an air flow 28 which flows from the air inlet 16 to the air outlet 18 and leaves the air duct 20 at the air outlet 18 .
  • a fan 30 is also arranged in the interior of the housing 14 , specifically at an end region of the housing 12 which is opposite the air duct 20 .
  • the fan 30 is also set up to provide an air flow 32 .
  • the fan 30 is arranged in such a way that the air is circulated in the housing interior 14 and the air flow 32 at least partially surrounds the air duct 20 .
  • the interior of the housing 14 is hermetically sealed to the outside and therefore neither ambient air nor corresponding contaminants can get into the interior of the housing 14 . Accordingly, electronic components 34, which are located inside the housing 14 and are communicatively coupled to corresponding mechanical components 140, are protected.
  • the hermetic seal is at least partially provided by the air duct 20 which is connected to the air inlet 16 and the air outlet 18 such that ambient air can only enter the inner cavity 24 and not the housing interior 14 .
  • the inner cavity 24 is also hermetically sealed to the housing interior 14, so that the housing interior 14 is decoupled from external influences. The heat or waste heat generated by the electronic components 34 cannot be dissipated via the ambient air due to the hermetic seal.
  • the air flow 28 provided in the air duct 20 guides fresh ambient air through the air duct 20 and can absorb waste heat from the housing interior 14 via the wall 22 . Due to the circulation and the corresponding air flow 32 , which also surrounds the air duct 20 , the waste heat is released via the wall 22 to the air flow 28 . In this way, waste heat can be effectively dissipated from the housing interior 14 without ambient air being able to get into the housing interior 14 . Furthermore, due to the advantageous arrangement, no additional heat sinks are required on the outer surface of the medical treatment device 100 .
  • a separation of the housing interior 14 from the ambient air and external influences is thus provided according to the invention, as a result of which the electronic components 34 present in the housing interior 14 are protected.
  • a high degree of efficiency of the cooling or the dissipation of the waste heat is achieved.
  • FIG. 2 Flow profiles of the air flow 32 in the housing interior 14 are shown in Figure 2, whereby it can be seen that the at least one fan 30 (for example, two or three fans can be provided) enables an advantageous circulation of the internal air, whereby essentially waste heat from the entire housing interior 14 and can be discharged or transported by the electronic components 34 .
  • the figure also shows the air duct 20 , which includes a separate fan 26 and is connected to the air inlet 16 and the air outlet 18 . It can be seen that despite the significant recirculation and thanks to the hermetic seal, no ambient air enters the interior of the housing 14 .
  • the housing 12 of the heat sink 10 is optionally formed by the housing 120 of the treatment device 100, as is shown here.
  • FIG. 3 shows that there is an air inlet 16 on the front side of the medical treatment device 100 and the ambient air sucked in can get into the air duct 20 via the fan 26 as an air flow 28, but the ambient air cannot get into the interior of the housing.
  • FIG. 1 A perspective sectional view of the air duct 20 and the corresponding mode of operation is shown in FIG.
  • two fans 26 are provided, which are arranged parallel and adjacent to one another on the area on the air inlet side.
  • the fans 26 are provided with corresponding openings and ensure that ambient air can enter the air duct 20 or its inner cavity 24 via the air inlet 16 .
  • a plurality of heat exchange elements 36 are provided in the inner cavity 24, which extend in the longitudinal direction of the air duct 20 and are arranged parallel and adjacent to one another.
  • the According to this example, heat exchange elements 36 are of planar and rectangular design. However, it is to be understood that the heat exchange elements 36 can also have alternative shapes which are also advantageous for heat transport.
  • the heat exchange elements 36 provided considerably increase the surface area at which the waste heat can be dissipated and passed on to the ambient air.
  • the orientation of the heat exchange elements 36 does not significantly impede or block the flow of air 28 .
  • the air outlet 18 only one opening is provided at the air outlet 18 (although two or more openings can also be provided).
  • the various partial air flows leave the air duct 20 and the cooling device or the medical treatment device bundled here.
  • the air duct 20 is inclined at the air outlet 18 with respect to the upstream area.
  • Such a configuration can be particularly advantageous in order to additionally cool externally arranged components by means of inflow and/or impingement cooling (see the following description of FIG. 5).
  • the surface of the wall 22 which faces towards the interior of the housing also has a multiplicity of heat exchange elements 38 .
  • these extend essentially in the direction of rotation and can in particular be adapted to the air flow 32 .
  • the air flow 32 is preferably provided perpendicularly or transversely to the longitudinal direction of the air duct 20 in order to thus enable improved heat transport or dissipation of the waste heat to the wall 22 .
  • FIG. 5 shows the air flow 28 leaving the air duct 20 at the air outlet 18 .
  • the inclination of the air duct 20 at the area on the air outlet side is particularly advantageous in order to flow around a corresponding surface of external mechanical components 140 in order to thus enable additional impingement cooling or film cooling.
  • the mechanical component 140 can be a pump drive, for example, which is preferably cooled. Efficient cooling of such a pump drive can be provided by the arrangement of the fans and the shape of the air duct 20 and thus an optimized use of the air flow 28 provided can be achieved.
  • the different design of the air duct 20 at the air inlet and at the air outlet with two openings 40 or an inclined opening 42 is shown in detail in a perspective side view in FIG.
  • the exact shape and design of the air outlet-side area can vary and is not limited to the present shape.
  • FIGS. show an advantageous arrangement of the inner heat exchange elements 36, with the inner heat exchange elements 36 in the cross section of the air duct 20 on opposite sides of the wall 22 and the heat exchange elements 36 extending towards one another in
  • Circumferential direction of the air duct 20 are arranged offset from one another. As a result, there is a gap between the adjacent heat exchange elements 36 so that the heat exchange elements 36 do not overlap in any direction perpendicular to the longitudinal direction. In this way, the surface area provided for dissipating the waste heat is further improved without the air flow in the air duct being significantly impeded by the heat exchange elements 36 .

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Kühlvorrichtungen für medizinische Behandlungsgeräte sowie entsprechende medizinische Behandlungsgeräte, insbesondere extrakorporale Kreislaufunterstützungsvorrichtungen umfassend eine solche Kühlvorrichtung. Entsprechend wird eine Kühlvorrichtung (10) für ein medizinisches Behandlungsgerät (100) vorgeschlagen, welche ein Gehäuse (12) mit einem Lufteinlass (16), einem Luftauslass (18) und einem von einer Gehäusewand (13) definierten Gehäuseinneren (14) umfasst. Weiterhin ist ein im Gehäuseinneren (14) angeordneter Luftkanal (20) vorgesehen, wobei eine Wand (22) des Luftkanals (20) einen durchgehenden inneren Hohlraum (24) definiert, welcher fluidisch mit dem Lufteinlass (16) und dem Luftauslass (18) verbunden ist. Der innere Hohlraum (24), der Lufteinlass (16) und der Luftauslass (18) sind durch den Luftkanal (20) hermetisch zum Gehäuseinneren (14) abgedichtet. Der Luftkanal (20) weist mindestens einen Lüfter (26) auf, welcher im inneren Hohlraum (24) angeordnet und zum Bereitstellen eines Luftstroms (28) vom Lufteinlass (16) zum Luftauslass (18) eingerichtet ist. Weiterhin umfasst die Kühlvorrichtung (10) mindestens einen Lüfter (30), welcher im Gehäuseinneren (14) angeordnet und zum Bereitstellen eines den Luftkanal (20) zumindest teilweise umströmenden Luftstroms (32) eingerichtet ist.

Description

GRAF VON S WO 2023/094481 PCT/EP2022/083037
PATENTANWALTSGESELLSCHAFT MBH
Unser Zeichen/Our Ref. Datum/Date
NO04P071 WO 23. November 2022
Anmelder:
Xenios AG
Kühlvorrichtung für ein medizinisches Behandlungsgerät
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Kühlvorrichtungen für medizinische Behandlungsgeräte sowie entsprechende medizinische Behandlungsgeräte, insbesondere extrakorporale Kreislaufunterstützungsvorrichtungen umfassend eine solche Kühlvorrichtung.
Stand der Technik
Medizinische Behandlungsgeräte, wie beispielsweise extrakorporale Kreislaufunterstützungsvorrichtungen oder Blutbehandlungsvorrichtungen, benötigen eine genaue Steuerung bzw. Regelung, um eine für einen Patienten erforderliche und an die pathophysiologischen Gegebenheiten angepasste Therapie bereitzustellen. So sind für extrakorporale Kreislaufunterstützungssysteme oder Blutbehandlungsvorrichtungen wie Membranoxygenatoren generell eine oder mehrere Pumpen vorgesehen, welche entsprechend zeitpunktgerecht betätigt werden müssen. Weiterhin kann für eine Synchronisierung solcher Pumpen mit den Herzzyklen oder Herzaktionen des Patienten eine Auswerteeinheit vorgesehen sein, welche EKG-Signale des Patienten erfasst oder empfängt, um diese anschließend zum Bereitstellen eines Triggersignals zu verwerten. Beispielsweise kann eine solche Auswerteeinheit in Form einer EKG-Karte oder eines EKG-Moduls des Behandlungsgeräts bereitgestellt werden.
Für die Steuerung/Regelung sind elektronische Komponenten vorgesehen, welche beispielsweise als Module vorliegen können. Die elektronischen Komponenten bilden Wärme, welche je nach Komplexität der Steuerung/Regelung oder Betriebsmodus des Behandlungsgeräts erheblich sein kann. Um eventuelle Schäden an solchen sensiblen Komponenten aufgrund von Überhitzung zu vermeiden, sollte die entwickelte Abwärme abgeführt werden, damit die elektronischen Komponenten in einem vorgegebenen Temperaturbereich betrieben werden. Die elektronischen Komponenten befinden sich in der Regel im Gehäuseinneren des jeweiligen Behandlungsgeräts. Dies ist sowohl aus Sicht der mechanischen und strukturellen Stabilität als auch aus Sicht der Hygiene vorteilhaft. Denn auf diese Weise sind die Komponenten im Falle eines versehentlichen Aufpralls weitestgehend geschützt und die äußere Oberfläche des Behandlungsgeräts kann leicht gereinigt werden, beispielsweise zwischen den Therapieanwendungen.
Problematisch ist jedoch, dass sich die von den elektronischen Komponenten gebildeten Abwärme im Inneren des Behandlungsgeräts anstaut und zu einer Überhitzung der elektronischen Komponenten führen kann. Weiterhin kann sich dadurch die Temperatur der Oberfläche des Behandlungsgeräts erhöhen. Um eine Überhitzung der elektronischen Komponenten zu verhindern und hohe Temperaturen oder sogar Verbrennungen des Bedienpersonals bei Berührung der Oberfläche weitestgehend zu vermeiden, ist eine aktive Kühlung erforderlich. Im Stand der Technik sind Kühlungen bekannt, welche eine von außen einströmende Frischluftzufuhr verwenden, um das Gehäuseinnere, in dem die betriebenen elektronischen Komponenten untergebracht sind, mit Umgebungsluft aktiv zu kühlen. Alternativ dazu können an der Oberfläche des Behandlungsgeräts bzw. am Gehäuse Kühlkörper vorgesehen sein, um eine passive Kühlung mit der Umgebungsluft zu ermöglichen.
Durch das Einführen von Umgebungsluft in das Geräteinnere entsteht jedoch das Risiko eines unkontrollierten Eintrags von Staub, Flüssigkeiten, und Luftfeuchtigkeit in das Geräteinnere. Eine solche Verschmutzung erschwert die zum Einhalten der maßgeblichen Hygienestandards erforderlichen Reinigungsmaßnahmen. Zudem können solche Verschmutzungen zu Defekten der elektronischen Komponenten führen, so dass kürzere Wartungsintervalle erforderlich werden, wodurch sich die operationelle Betriebszeit des jeweiligen Behandlungsgeräts verkürzt. Kühlkörper an der Geräteoberfläche, welche ebenfalls ein ineffizientes Reinigen bereitstellen, erschweren weiterhin die Handhabung des Behandlungsgeräts und erfordern ungeeignete Dimensionierungen.
Entsprechend besteht ein Bedarf, das Entfernen der angestauten Wärme innerhalb eines medizinischen Behandlungsgeräts zu verbessern und das Einhalten von Hygienestandards zu vereinfachen bzw. den entsprechenden Reinigungsaufwand zu reduzieren.
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Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Entfernung angestauter Abwärme aus dem Inneren eines
Behandlungsgeräts zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
Entsprechend wird eine Kühlvorrichtung für ein medizinisches Behandlungsgerät vorgeschlagen, welche ein Gehäuse mit einem Lufteinlass, einem Luftauslass und einem von einer Gehäusewand definierten Gehäuseinneren umfasst. Im Gehäuseinneren ist ein Luftkanal angeordnet, wobei eine Wand des Luftkanals einen durchgehenden inneren Hohlraum definiert, welcher fluidisch mit dem Lufteinlass und dem Luftauslass verbunden ist. Der innere Hohlraum, der Lufteinlass und der Luftauslass sind durch den Luftkanal hermetisch zum Gehäuseinneren abgedichtet. Der Luftkanal weist mindestens einen Lüfter auf, welcher im inneren Hohlraum angeordnet und zum Bereitstellen eines Luftstroms vom Lufteinlass zum Luftauslass eingerichtet ist. Weiterhin umfasst die Kühlvorrichtung mindestens einen Lüfter, welcher im Gehäuseinneren angeordnet und zum Bereitstellen eines den Luftkanal zumindest teilweise umströmenden Luftstroms eingerichtet ist.
Durch die hermetische Abdichtung kann Umgebungsluft nur in den inneren Hohlraum gelangen. Denn sowohl der Lufteinlass, der Luftauslass als auch der innere Hohlraum sind zum Gehäuseinneren hermetisch abgedichtet. Mit anderen Worten kann Umgebungsluft über den Lufteinlass nicht ins Gehäuseinnere gelangen. Vielmehr wird erfindungsgemäß die Umgebungsluft direkt in den inneren Hohlraum geleitet. Der innere Hohlraum verläuft zwar vom Lufteinlass zum Luftauslass im Gehäuseinneren, jedoch weist er keine Öffnungen zum Gehäuseinneren auf, so dass die Umgebungsluft aus dem inneren Hohlraum über den Luftauslass austritt. Auf diese Weise wird erfindungsgemäß verhindert, dass beispielsweise Staub, Schmutz, Feuchtigkeit oder sonstige Verschmutzungen in das Gehäuseinnere gelangen können. Eventuell im Gehäuseinneren vorgesehene elektronische Komponenten sind somit vor u.a. Staub und Wasser geschützt.
Sowohl der Lufteinlass als auch der Luftauslass können an die Dimensionierung eines Verbindungsabschnitts am jeweiligen Bereich des Luftkanals angepasst sein. Eine hermetische Abdichtung des Lufteinlasses und des Luftauslasses zum Gehäuseinneren hin kann beispielsweise mittels eines entsprechenden Dichtungsrings oder Dichtungsmittels vorgesehen sein. Alternativ können der Luftkanal bzw. die entsprechenden Wandabschnitte am lufteinlassseitigen und luftauslassseitigen Bereich sowie zumindest die entsprechenden Gehäuseabschnitte, in denen sich der Lufteinlass und der Luftauslass befinden, einstückig oder aus einem einzelnen Teil ausgebildet sein. Bevorzugt ist der Luftkanal jedoch lösbar mit dem Gehäuse verbunden, so dass der Luftkanal für einen Reinigungs- und/oder Desinfizierungsvorgang einfach entkoppelt und abgenommen werden kann.
Während das Gehäuseinnere von der Umgebungsluft getrennt ist, wird durch den im Luftkanal bereitgestellten Luftstrom eine effektive Kühlung des Gehäuseinneren ermöglicht. Denn im Gehäuseinneren ist zumindest ein Lüfter vorgesehen, welcher einen Luftstrom bereitstellt, der den Luftkanal zumindest teilweise umströmt. Der Luftstrom im Gehäuseinneren ist somit fluidisch entkoppelt von der Umgebungsluft und dem im Luftkanal bereitgestellten Luftstrom, ermöglicht jedoch, dass im Gehäuseinneren gebildete und angestaute Abwärme effektiv über die Wand des Luftkanals abgegeben und vom Luftstrom im Luftkanal aufgenommen und abgeführt wird. Mit anderen Worten kann die Wand des Luftkanals, welche typischerweise aus einem wärmeleitfähigen Material ausgebildet ist, durch die Umgebungsluft und den entsprechend bereitgestellten Luftstrom gekühlt und Abwärme über eine zum Gehäuseinneren zeigende Fläche der Wand durch diesen Luftstrom aufgenommen werden. Der Lüfter im Gehäuseinneren bewirkt, dass die im Gehäuseinneren befindliche Luft einerseits umgewälzt wird, um Abwärme von elektronischen Komponenten aus verschiedenen Bereichen im Gehäuseinneren aufzunehmen, und andererseits der Luftkanal von dieser Luft bzw. Innenluft zumindest teilweise umgeben wird, um die Abwärme entsprechend über die Wand des Luftkanals abzugeben.
Insbesondere weist die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung keinen anderen Kühlkörper im Gehäuseinneren auf als den Luftkanal. In dieser Ausführungsform grenzt daher auch kein weiterer Kühlkörper an den Luftkanal an oder ist mit dem Luftkanal auch nicht durch Wärmekopplung verbunden.
Entsprechend werden eine Trennung des Gehäuseinneren von der Umgebungsluft und externen Einflüssen bereitgestellt und im Gehäuseinneren vorhandene Komponenten geschützt. Gleichwohl wird ein hoher Wirkungsgrad der Kühlung aufgrund der Umwälzung der Innenluft und der aktiven Wärmeabfuhr mittels des Luftstroms im Luftkanal bereitgestellt. Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit, dass effektiv auf sowohl eine unmittelbare Kühlung des Gehäuseinneren mit Umgebungsluft als auch eine passive Kühlung mittels externer Kühlkörper verzichtet werden kann. Auf herkömmliche Filter, welche üblicherweise für die Umgebungsluft zum Gehäuseinneren hin vorgesehen sind, kann somit ebenfalls verzichtet werden. Hierdurchkann die Wartung der Kühlvorrichtung und des Behandlungsgeräts zudem erheblich vereinfacht werden. Die Abwärme kann unmittelbar im Gehäuse gebildet werden, beispielsweise wenn das Gehäuse ein Gehäuse eines zu kühlenden medizinischen Behandlungsgeräts ist und die elektronischen Komponenten sich somit zumindest teilweise im Gehäuseinneren befinden oder damit unmittelbar thermisch gekoppelt sind. Alternativ kann das Gehäuse jedoch auch als Einsatz oder Modul ausgebildet sein, welcher bzw. welches in ein Gehäuse eines zu kühlenden medizinischen Behandlungsgeräts eingesetzt oder darin integriert werden kann und thermisch damit koppelbar ist, beispielsweise mittels entsprechender Abschnitte des Gehäuses.
Durch das Abführen der Abwärme wird zusätzlich zur Kühlung des Gehäuseinneren auch eine Reduzierung der Temperatur an einer äußeren Oberfläche eines zu kühlenden medizinischen Behandlungsgeräts ermöglicht. Auf diese Weise können folglich sowohl die Betriebstemperaturen elektronischer Komponenten geringgehalten werden als auch Kontakte des Bedienpersonals mit potenziell gefährlichen Oberflächentemperaturen verhindert werden.
Bevorzugt ist der mindestens eine Lüfter des Gehäuseinneren von der Wand des Luftkanals beabstandet und/oder sind der mindestens eine Lüfter des Gehäuseinneren und der Luftkanal an einander gegenüberliegenden Endbereichen des Gehäuses angeordnet. In einer Ausführungsform ist der mindestens eine Lüfter des Gehäuseinneren demnach von der Wand des Luftkanals beabstandet. In dieser Ausführungsform besteht insbesondere auch keine flüssigkeitsvermittelte thermische Kopplung, z.B. durch ein Kältemittel, zwischen dem Luftkanal bzw. der Wand des Luftkanals und dem Gehäuseinneren. Insbesondere weist die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung auch keinen anderen Kühlkörper im Gehäuseinneren auf als den Luftkanal. Es kann somit auch keine Prallkühlung durch Konvektion des Luftstroms auf einen solchen weiteren Kühlkörper im Gehäuseinneren erfolgen.
Die separate Anordnung bzw. Beabstandung des Lüfters zur Wand ermöglicht, dass der bereitgestellte Luftstrom einen entsprechenden Bereich im Gehäuseinneren durchlaufen kann. Dadurch kann die entsprechende Abwärme, welche sich ggf. an unterschiedlichen Bereichen im Gehäuseinneren ansammelt, besser abgeführt werden. Weiterhin können dadurch Befestigungen an der Wand des Luftkanals vermieden werden, so dass beispielsweise auch eine Außenseite der Wand für das Abführen optimiert und eine mechanische Belastung des Luftkanals reduziert werden können.
Bevorzugt ist die Wand des Luftkanals im Bereich zwischen dem Lufteinlass und dem Luftauslass von der Gehäusewand beabstandet. Der Bereich kann im Wesentlichen dem vollständigen Bereich zwischen dem Lufteinlass und dem Luftauslass entsprechen, so dass der Luftkanal bzw. dessen Wand bis auf die Verbindungsabschnitte vollständig von der Gehäusewand beabstandet ist. Auf diese Weise wird eine noch größere Fläche für den Wärmetransport bereitgestellt. Die Wand des Luftkanals kann jedoch von einem oder mehreren Befestigungsmitteln, welche eine Befestigung an der Gehäusewand bereitstellen, gestützt sein.
Hierbei kann der mindestens eine Lüfter des Gehäuseinneren derart angeordnet sein, dass der im Gehäuseinneren bereitgestellte Luftstrom die Wand des Luftkanals im Wesentlichen umlaufend umströmt. Insbesondere erfolgt die Umströmung also nicht nur in Längsrichtung des Luftkanals, sondern auch in Umlaufsrichtung.
Beispielsweise kann der Luftstrom im Gehäuseinneren im Wesentlichen oder zumindest teilweise quer und/oder senkrecht zum Luftstrom im Luftkanal verlaufen, wobei der mindestens eine Lüfter des Gehäuseinneren und der Luftkanal bevorzugt an einander gegenüberliegenden Endbereichen des Gehäuses angeordnet sind. Der mindestens eine Lüfter des Gehäuseinneren kann bevorzugt zum Luftkanal oder zur Innenseite der Gehäusewand hin ausgerichtet sein. Entsprechend kann der bereitgestellte Luftstrom zumindest teilweise entlang der Gehäusewand geführt werden, so dass das Abführen der Abwärme weiter verbessert und/oder unmittelbar für Wärme erzeugenden Komponenten bereitgestellt werden kann/können. Durch das umlaufende Umströmen der Wand wird die Dauer und somit der Wirkungsgrad des Wärmetransports weiter verbessert.
Weiterhin können mehrere Lüfter im Gehäuseinneren angeordnet sein, bevorzugt zwei Lüfter, welche benachbart zueinander angeordnet sind und bevorzugt in im Wesentlichen entgegengesetzten Richtungen einen Luftstrom bereitstellen. Dadurch kann ein optimiertes Umwälzen innerhalb des Gehäuses bereitgestellt werden, und es kann sichergestellt werden, dass ein größtmöglicher Bereich des Gehäuseinneren mit der Innenluft angeströmt bzw. umströmt wird.
Wie vorstehend erläutert, ist das Gehäuseinnere aufgrund der hermetischen Abdichtung vor Verunreinigungen geschützt, wobei durch den Luftstrom im Luftkanal dennoch eine aktive Kühlung des Gehäuseinneren ermöglicht wird. Basierend auf der Flussrate bzw. dem Volumenstrom im Luftkanal und der Umgebungslufttemperatur einerseits und der erzeugten und vorhandenen Abwärme sowie dem Luftstrom im Gehäuseinneren andererseits, kann die Lufttemperatur, welche am Luftauslass austritt, entsprechend erhöht sein. Bei üblichen Umgebungstemperaturen und Betriebszuständen des zu kühlenden medizinischen Behandlungsgeräts kann die Lufttemperatur jedoch für weitere Kühlungskapazitäten ausreichend gering sein. Entsprechend kann der Luftkanal am luftauslassseitigen Bereich derart geformt sein, dass der Luftstrom am Luftauslass zumindest teilweise zum Luftstrom zwischen dem Lufteinlass und dem Luftauslass geneigt ist.
Auf diese Weise kann der Luftstrom aufgrund der Neigung eine oder mehrere externe Komponenten des Behandlungsgeräts anströmen bzw. umströmen, um am Luftauslass somit eine zusätzliche Prallkühlung oder Filmkühlung bereitzustellen. Die externen Komponenten sind bevorzugt mechanische Komponenten und können insbesondere einen Pumpenantrieb umfassen, welcher im Betriebsmodus entsprechende Wärme erzeugt. Bevorzugt enthalten die externen Komponenten jedoch keine elektronischen Komponenten.
Es ist nicht erforderlich, dass die Neigung für den vollständigen Luftstrom gegeben ist. Mit anderen Worten kann ein Teil des Luftstroms ohne Neigungswinkel oder auch unter einem unterschiedlichen Neigungswinkel aus dem Luftauslass austreten. Somit können durch die Ausweitung des Luftstroms mehrere voneinander beabstandete bzw. separate externe Komponenten gekühlt werden. Bevorzugt ist der austretende Luftstrom vollständig zum Luftstrom im inneren Hohlraum geneigt. Hierdurch können eine oder mehrere externe Komponenten des Behandlungsgeräts, welche beispielsweise eine größere Menge an Abwärme erzeugen, gezielt gekühlt werden.
Der Neigungswinkel kann insbesondere 10 Grad bis 80 Grad betragen. Beispielsweise kann somit eine externe Komponente des Behandlungsgeräts an unterschiedlichen Bereichen und auf unterschiedliche Weise gekühlt werden. So kann die externe Komponente beispielsweise an einem Endbereich des Gehäuses befestigt sein, wobei ein Teil der erzeugten Abwärme mittels der Innenluft an diesem Endbereich reduziert bzw. abgeführt werden kann. Der Neigungswinkel ermöglicht es, dass ein Abschnitt dieser Komponente, welcher sich nicht in diesem Endbereich befindet und davon beabstandet ist, durch Anströmen bzw. Prallkühlung mit dem austretenden Luftstrom aufgrund der Neigung weiter gekühlt werden kann.
Um den Luftstrom im Luftkanal weiter zu variieren oder zu beschleunigen, ohne dass hierbei unvorteilhafte Turbulenzen auftreten, können im Luftkanal zwei oder mehr Lüfter vorgesehen sein, wobei die Lüfter am lufteinlassseitigen Bereich und in Längsrichtung des Luftkanals zum Lufteinlass gleich beabstandet angeordnet sind.
Mit der Längsrichtung des Luftkanals ist grundsätzlich die Erstreckung des Luftkanals bzw. dessen Wand in Strömungsrichtung gemeint bzw. eine Richtung, welche von einer Hauptausrichtung des Luftkanals zwischen dem Lufteinlass und dem Luftauslass vorgegeben ist. Die Längsrichtung ist somit bevorzugt eine Richtung, welche größer ist als jede Erstreckung des Luftkanals im Querschnitt des Luftkanals. Durch die gleiche Beabstandung der Lüfter können diese hierdurch parallel zueinander und in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung ausgerichtet sein.
Für jeden Lüfter kann weiterhin eine entsprechende Öffnung im Luftkanal vorgesehen sein. Bevorzugt umfasst der Luftkanal zwei Öffnungen (und zwei entsprechende Lüfter) am lufteinlassseitigen Bereich und eine luftauslassseitige Öffnung, wobei die luftauslassseitige Öffnung bevorzugt der Dimensionierung des Luftauslasses entspricht. Die Lüfter können aufgrund der Anordnung fluidisch miteinander verbunden sein, stellen jedoch bevorzugt (zwei) im Wesentlichen voneinander getrennte Teilluftströme bereit, welche (spätestens) am Luftauslass zusammengeführt werden.
Die Wand des Luftkanals, welche typischerweise aus einem (besonders) wärmeleitfähigen Material gebildet ist, kann unterschiedliche Formgebungen annehmen und beispielsweise eine im Wesentlichen kontinuierliche Form aufweisen, um einen entsprechenden Luftkanal bzw. inneren Hohlraum zu definieren. Der Luftkanal kann somit im Querschnitt beispielsweise rund, ellipsoid, trapezförmig oder auch rechteckig ausgestaltet sein. Um den Wärmetransport bzw. das Abführen der Abwärme weiter zu verbessern kann der Luftkanal eine Vielzahl von inneren Wärmetauschelementen im inneren Hohlraum aufweisen, welche sich im Wesentlichen in Längsrichtung des Luftkanals erstrecken und ausgehend von der Wand bevorzugt in den inneren Hohlraum hineinragen.
Die inneren Wärmetauschelemente können im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sein. Bevorzugt erstrecken sich die inneren Wärmetauschelemente im Wesentlichen vom Lufteinlass zum Luftauslass. Dabei können die inneren Wärmetauschelemente ebenfalls (leicht) gebogen oder sinusförmig ausgebildet sein und/oder mehrere in Längsrichtung voneinander beabstandete Wärmetauschelemente aufweisen. Durch die inneren Wärmetauschelemente wird eine Oberfläche zum Abführen der Abwärme an den im Luftkanal bereitgestellten Luftstrom vergrößert, so dass eine verbesserte Kühlung des Gehäuseinneren ermöglicht wird. Die inneren Wärmetauschelemente können rippenförmig und/oder flächenförmig ausgebildet sein, um somit eine größtmögliche Oberfläche bereitzustellen.
Bevorzugt sind die inneren Wärmetauschelemente im Querschnitt des Luftkanals an einander gegenüberliegenden Seiten der Wand und die sich zueinander erstreckenden Wärmetauschelemente in Umlaufsrichtung des Luftkanals versetzt zueinander angeordnet.
Es wird hierdurch sichergestellt, dass zwischen benachbarten Wärmetauschelemente ein Spalt vorhanden ist und sich die Wärmetauschelemente in jeder senkrecht zur Längsrichtung verlaufenden Richtung nicht überlappen bzw. die Wärmetauschelemente nicht aneinandergrenzen. Mit anderen Worten wird eine gewisse Verzahnung der Wärmetauschelemente bereitgestellt, ohne dass die Wärmetauschelemente deswegen ineinandergreifen würden. Die Oberfläche, die zum Abführen der Abwärme bereitgestellt wird, wird hierdurch weiter verbessert, ohne dass der Luftstrom im Luftkanal durch die Wärmetauschelemente erheblich gehindert würde.
Um das Abführen der Abwärme weiter zu verbessern, kann der Luftkanal - alternativ oder zusätzlich - eine Vielzahl von äußeren Wärmetauschelementen an der Wand des Luftkanals aufweisen, welche ins Gehäuseinnere hineinragen. Bevorzugt erstrecken sich die äußeren Wärmetauschelemente umlaufend an der Wand und sind in Längsrichtung voneinander beabstandet. Die äußeren Wärmetauschelemente ermöglichen somit eine verbesserte Aufnahme der Abwärme und Weiterleitung in den inneren Hohlraum, wo die Abwärme mittels des bereitgestellten Luftstroms effektiv abgeführt wird.
Mit dem Ziel einer großen oder größtmöglichen Oberfläche erstrecken sich die äußeren Wärmetauschelemente bevorzugt durchgehend bzw. kontinuierlich in Umlaufsrichtung. Optional kann in Umlaufsrichtung jedoch auch ein Versatz oder eine Beabstandung vorgesehen sein, um beispielsweise den Luftstrom gezielt zu beeinflussen oder zu lenken. Auf diese Weise können beispielsweise Turbulenzen bereitgestellt werden, wodurch die Dauer des Wärmetransports verlängert werden kann. Die Erstreckung in Umlaufsrichtung bewirkt im Hinblick auf den Luftstrom innerhalb und in Längsrichtung des Luftkanals, dass der Wirkungsgrad beim Abführen der Abwärme weiter verbessert werden kann.
Optional können die äußeren Wärmetauschelemente sich auch in Längsrichtung erstrecken, solange sie sich in Längsrichtung nicht mit benachbarten äußeren Wärmetauschelementen überlappen. Die äußeren Wärmetauschelemente können wie auch die inneren Wärmeaustauschelemente beispielsweise rippenförmig oder flächenförmig ausgebildet sein.
Die Kühlvorrichtung kann weiterhin eine Düse umfassen, welche dazu eingerichtet ist, den im inneren Hohlraum bereitgestellten Luftstrom am Luftauslass zu lenken und/oder zu beschleunigen. Durch die Düse kann ein gezieltes Kühlen von externen Komponenten erreicht werden, beispielsweise eines Pumpenantriebs eines zu kühlenden medizinischen Behandlungsgeräts. Die Düse kann somit nicht nur eine spezifische Ausrichtung des austretenden Luftstroms, sondern aufgrund einer entsprechenden Dimensionierung ebenfalls eine Strömungsgeschwindigkeit vorgeben. Hierdurch kann beispielsweise eine gezielte und präzise Prallkühlung einer externen Komponente bereitgestellt werden.
Bevorzugt ist die Düse relativ zur Gehäusewand neigbar und/oder ist ein Durchmesser der Düse variierbar.
Die Neigung und der Durchmesser können manuell einstellbar und/oder mittels einer entsprechenden Steuer- und/oder Regeleinheit angepasst werden. Die Neigung ist bevorzugt relativ zum Luftkanal, so dass der Luftstrom zusätzlich zu einer ggf. vorhandenen angepassten Geometrie des Luftkanals am luftauslassseitigen Bereich des Luftkanals auch in diesem Bereich oder am stromabwärtigen Ende umgelenkt werden kann. Die Neigung und/oder der Durchmesser können an die Anordnung und/oder die Anforderungen bzw. die erzeugte Abwärme der externen Komponenten angepasst werden. Alternativ kann die Düse auch als Teil des luftauslassseitigen Bereichs des Luftkanals geformt sein und somit einen Neigungswinkel des Luftstroms am Luftauslass zumindest teilweise relativ zum Luftstrom zwischen dem Lufteinlass und dem Luftauslass vorgeben.
Bevorzugt umfasst die Kühlvorrichtung weiterhin eine Steuer- und/oder Regeleinheit oder diese ist kommunikativ mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit eines zu kühlenden medizinischen Behandlungsgeräts verbindbar. Dabei können die Neigung und/oder der Durchmesser bevorzugt anhand eines erfassten Betriebszustands des Behandlungsgeräts und/oder einer Komponente oder einer funktionellen Einheit des Behandlungsgeräts mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit angepasst werden, um die gewünschte oder bevorzugte Ausrichtung und/oder einen erforderlichen (Mindest)Volumenstrom bereitzustellen.
Die Kühlvorrichtung kann weiterhin eine Steuer- und/oder Regeleinheit umfassen, welche dazu eingerichtet ist, eine Temperaturmessung des Gehäuseinneren, des Luftkanals und/oder eines von der Kühlvorrichtung gekühlten medizinischen Geräts und/oder einen Betriebszustand eines von der Kühlvorrichtung gekühlten medizinischen Geräts zu empfangen und den Luftstrom, welcher von dem mindestens einen Lüfter im Luftkanal bereitgestellt wird, basierend auf der Temperaturmessung und/oder des Betriebszustands zu steuern/regeln.
Auf diese Weise kann der Luftstrom in Abhängigkeit von einer bereitgestellten Abwärme eingestellt werden, wobei die Abwärme anhand der Temperaturmessung und/oder des Betriebszustands ermittelt bzw. bestimmt wird. So kann ein Ruhestand einen geringen Luftstrom oder sogar keinen Luftstrom erfordern, während ein Normalbetrieb einen entsprechend höheren Luftstrom erfordert. Anhand des empfangenen Betriebszustands oder eines empfangenen Betriebsmodus und beispielsweise entsprechender Kennlinien, kann der mindestens eine Lüfter im Luftkanal entsprechend gesteuert/geregelt werden. Die Steuer- und/oder Regeleinheit kann zum Empfangen des Betriebszustands mit einer Schnittstelle des medizinischen Geräts verbindbar sein, wobei ein Betriebsmodus kennzeichnend für den Betriebszustand sein kann.
Eine genauere Erfassung der erzeugten Abwärme kann anhand einer empfangenen Temperaturmessung ermöglicht werden. Dazu können beispielweise ein oder mehrere Temperatursensoren in der Kühlvorrichtung bzw. im Gehäuseinneren und/oder im Luftkanal integriert und kommunikativ mit der Steuer- und/oder Regeleinheit verbunden sein.
Der Betriebszustand bzw. Betriebsmodus oder die Temperaturmessung können auch von mindestens einer spezifischen Komponente des zu kühlenden medizinischen Behandlungsgeräts empfangen werden. So kann die Steuer- und/oder Regeleinheit beispielsweise spezifisch einen aktuellen Betriebsmodus eines Pumpenantriebs oder einen aktuellen Pumpenstatus empfangen und dazu konfiguriert sein, den Luftstrom entsprechend einzustellen. Die oben gestellte Aufgabe wird weiterhin durch ein medizinisches Behandlungsgerät, bevorzugt eine extrakorporale Blutbehandlungsvorrichtung und/oder eine extrakorporale Kreislaufunterstützungsvorrichtung gelöst, welche eine vorstehend beschriebene und erfindungsgemäße Kühlvorrichtung umfasst.
Das medizinische Behandlungsgerät kann beispielsweise als Konsole ausgebildet sein, bevorzugt in einer tragbaren Ausgestaltung. So kann das medizinische Behandlungsgerät als extrakorporaler Membranoxygenator (ECMO) oder sonstiger Sauerstoffzuführer, als extrakorporale Kreislaufunterstützung (ECLS) oder als extrakorporaler Kohlendioxidentferner (ECCO2R) ausgebildet sein. Wie vorstehend beschrieben, kann das Gehäuse der Kühlvorrichtung beispielsweise als Einsatz oder Modul ausgebildet sein, welcher bzw. welches in ein Gehäuse des medizinischen Behandlungsgeräts eingesetzt oder darin integriert ist und thermisch damit gekoppelt ist, beispielsweise mittels entsprechender Abschnitte des Gehäuses. Auf diese Weise wird eine hermetische Abdichtung der sensiblen elektronischen Komponenten gewährleistet, wobei gleichwohl eine hinreichende Kühlung bereitgestellt wird.
Bevorzugt umfasst das medizinische Behandlungsgerät ein Gehäuse, wobei das Gehäuse der Kühlvorrichtung zumindest als Teil des Gehäuses des medizinischen Behandlungsgeräts ausgebildet ist oder sein kann. Weiter bevorzugt entspricht das Gehäuse der Kühlvorrichtung dem Gehäuse des medizinischen Behandlungsgeräts.
Es kann somit eine im Wesentlichen geschlossene Konsole als medizinisches Behandlungsgerät bereitgestellt werden, wobei das Gehäuseinnere der Kühlvorrichtung im Wesentlichen dem Gehäuseinneren des medizinischen Behandlungsgeräts entspricht. Elektronische Komponenten sind hierdurch hermetisch abgedichtet und geschützt, zumal lediglich ein Luftkanal vorgesehen ist, in welchem ein Luftstrom zwischen einem Lufteinlass und einem Luftauslass bereitgestellt ist. Der Luftkanal ist jedoch nicht fluidisch mit dem Gehäuseinneren des medizinischen Behandlungsgeräts verbunden. Entsprechend ist eine solche geschlossene Konsole nicht nur aus Sicht des geringeren Wartungsaufwands der elektronischen Komponenten, sondern auch aus hygienischer Sicht vorteilhaft. Eventuell gesundheitsgefährdende Keime können nicht in das Gehäuseinnere eindringen und das Reinigen und Desinfizieren des Behandlungsgeräts wird hierdurch erheblich erleichtert. Somit sind die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung und das entsprechende medizinische Behandlungsgerät auch auf einer Intensivstation einsetzbar, da lediglich die äußere Oberfläche des Behandlungsgeräts gereinigt und desinfiziert werden muss. Dadurch, dass an der Oberfläche weiterhin auf externe Kühlkörper verzichtet werden kann, wird die Reinigung und Desinfizierung erfindungsgemäß noch weiter vereinfacht. Kurze Beschreibung der Figuren
Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung integriert in einem medizinischen Behandlungsgerät;
Figur 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines medizinischen Behandlungsgeräts mit einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung mit einem Strömungsprofil des Luftstroms im Gehäuseinneren;
Figur 3 zeigt eine entsprechende schematische Schnittdarstellung des medizinischen Behandlungsgeräts gemäß Figur 2 des Luftstroms durch den Luftkanal;
Figur 4 zeigt eine perspektivische Schnittdarstellung einer Ausführungsform des Luftkanals des medizinischen Behandlungsgeräts gemäß Figur 2;
Figur 5 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des medizinischen Behandlungsgeräts gemäß Figur 2 mit einer vorteilhaften Ausgestaltung des Luftauslasses;
Figur 6 zeigt eine perspektivische Seitenansicht des Luftkanals gemäß Figur 4;
Figur 7 zeigt eine perspektivische Vorderansicht des Luftkanals gemäß Figur 6; und
Figur 8 zeigt eine perspektivische Hinteransicht des Luftkanals gemäß Figur 4.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.
Eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung 10 ist in Figur 1 gezeigt. Die Kühlvorrichtung 10 ist in einem medizinischen Behandlungsgerät 100 integriert bzw. als Teil des Behandlungsgeräts 100 ausgebildet. Entsprechend bildet ein Gehäuse 12 der Kühlvorrichtung 10 ebenfalls einen Teil des Gehäuses 120 des medizinischen Behandlungsgeräts 100. Beispielsweise kann das Gehäuse 12 der Kühlvorrichtung 10 im Gehäuseinneren 14, welches von der Gehäusewand 13 definiert wird, die wesentlichen elektronischen Komponenten des medizinischen Behandlungsgeräts 100 umfassen, wobei das Gehäuse 120 des medizinische Behandlungsgeräts 100 weitere Abschnitte umfassen kann, welche nicht mit dem Gehäuse 12 der Kühlvorrichtung 10 übereinstimmen und beispielsweise für die Behandlung bzw. ein therapeutisches Verfahren erforderliche mechanische Komponenten aufweisen. Alternativ kann das Gehäuse 12 der Kühlvorrichtung 10 jedoch auch vollständig durch das Gehäuse 120 des medizinischen Behandlungsgeräts 100 ausgebildet sein.
Das Gehäuse 12 der Kühlvorrichtung 10 umfasst an einander gegenüberliegenden Endbereichen des Gehäuses 12 einen Lufteinlass 16 sowie einen Luftauslass 18. Zwischen dem Lufteinlass 16 und dem Luftauslass 18 ist ein Luftkanal 20 vorgesehen, welcher den Lufteinlass 16 fluidisch mit dem Luftauslass 18 und der Umgebungsluft verbindet. Der Luftkanal 20 wird im Wesentlichen von einer Wand 22 ausgebildet, welche sich vom Lufteinlass 16 bis zum Luftauslass 18 erstreckt und einen durchgehenden inneren Hohlraum 24 definiert. Über den Lufteinlass 16 und den Luftauslass 18 kann entsprechend Umgebungsluft in den inneren Hohlraum 24 gelangen. Im Luftkanal 20 ist weiterhin ein Lüfter 26 vorgesehen, welcher im inneren Hohlraum 24 in unmittelbarer Nähe zum Lufteinlass 16 angeordnet ist. Der Lüfter 26 ist dazu eingerichtet, Umgebungsluft über den Lufteinlass 16 in den inneren Hohlraum 24 anzusaugen bzw. zu fördern und einen Luftstrom 28 bereitzustellen, welcher vom Lufteinlass 16 zum Luftauslass 18 fließt und den Luftkanal 20 am Luftauslass 18 verlässt.
Im Gehäuseinneren 14 ist zudem ein Lüfter 30 angeordnet und zwar an einem Endbereich des Gehäuses 12, welcher dem Luftkanal 20 gegenüberliegt. Der Lüfter 30 ist ebenfalls dazu eingerichtet, einen Luftstrom 32 bereitzustellen. Im Gegensatz zum Luftstrom 28 wird jedoch keine Umgebungsluft angesaugt, sondern wird lediglich die im Gehäuseinneren 14 vorhandene Luft zirkuliert, wie mit dem gestrichelten Pfeil gekennzeichnet. Der Lüfter 30 ist derart angeordnet, dass die Luft im Gehäuseinneren 14 umgewälzt und der Luftstrom 32 den Luftkanal 20 zumindest teilweise umgibt.
Besonders vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist, dass das Gehäuseinnere 14 nach außen hin hermetisch abgedichtet ist und somit weder Umgebungsluft noch entsprechende Verunreinigungen in das Gehäuseinnere 14 gelangen können. Entsprechend sind elektronische Komponenten 34, welche sich im Gehäuseinnere 14 befinden und mit entsprechenden mechanischen Komponenten 140 kommunikativ gekoppelt sind, geschützt. Die hermetische Abdichtung wird zumindest teilweise durch den Luftkanal 20 bereitgestellt, welcher mit dem Lufteinlass 16 und dem Luftauslass 18 derart verbunden ist, dass Umgebungsluft nur in den inneren Hohlraum 24 und nicht in das Gehäuseinnere 14 gelangen kann. Der innere Hohlraum 24 ist dabei ebenfalls hermetisch zum Gehäuseinneren 14 abgedichtet, so dass das Gehäuseinnere 14 von externen Einflüssen entkoppelt ist. Die von den elektronischen Komponenten 34 erzeugte Wärme oder Abwärme kann aufgrund der hermetischen Abdichtung nicht über die Umgebungsluft abgeführt werden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der im Luftkanal 20 bereitgestellte Luftstrom 28 frische Umgebungsluft durch den Luftkanal 20 führt und über die Wand 22 Abwärme aus dem Gehäuseinneren 14 aufnehmen kann. Die Abwärme wird aufgrund der Umwälzung und des entsprechenden Luftstroms 32, welcher zudem den Luftkanal 20 umgibt, über die Wand 22 an den Luftstrom 28 abgegeben. Auf diese Weise kann Abwärme effektiv aus dem Gehäuseinneren 14 abgeführt werden, ohne dass Umgebungsluft in das Gehäuseinnere 14 gelangen kann. Weiterhin sind aufgrund der vorteilhaften Anordnung keine zusätzlichen Kühlkörper an der Außenoberfläche des medizinischen Behandlungsgeräts 100 erforderlich.
Es wird also erfindungsgemäß eine Trennung des Gehäuseinneren 14 von der Umgebungsluft und externen Einflüssen bereitgestellt, wodurch die im Gehäuseinneren 14 vorhandenen elektronischen Komponenten 34 geschützt sind. Zudem wird ein hoher Wirkungsgrad der Kühlung bzw. der Abführung der Abwärme erzielt.
In Figur 2 sind Strömungsprofile des Luftstroms 32 im Gehäuseinneren 14 gezeigt, wobei ersichtlich ist, dass der mindestens eine Lüfter 30 (beispielsweise können zwei oder drei Lüfter vorgesehen sein) eine vorteilhafte Umwälzung der Innenluft ermöglicht, wodurch im Wesentlichen Abwärme aus dem gesamten Gehäuseinneren 14 und von den elektronischen Komponenten 34 abgeführt bzw. transportiert werden kann. In der Figur ist ebenfalls der Luftkanal 20 gezeigt, welcher einen separaten Lüfter 26 umfasst und mit dem Lufteinlass 16 und dem Luftauslass 18 verbunden ist. Zu sehen ist, dass trotz der signifikanten Umwälzung und dank der hermetischen Abdichtung keine Umgebungsluft in das Gehäuseinnere 14 gelangt. Das Gehäuse 12 des Kühlkörpers 10 wird optional durch das Gehäuse 120 der Behandlungsvorrichtung 100 gebildet, wie dies vorliegend gezeigt ist.
Gleichermaßen ist in Figur 3 gezeigt, dass sich an der Vorderseite des medizinischen Behandlungsgeräts 100 ein Lufteinlass 16 befindet und die angesaugte Umgebungsluft zwar über den Lüfter 26 als Luftstrom 28 in den Luftkanal 20, jedoch die Umgebungsluft nicht in das Gehäuseinnere gelangen kann.
Eine perspektivische Schnittdarstellung des Luftkanals 20 und die entsprechende Funktionsweise ist in Figur 4 gezeigt. Vorliegend sind zwei Lüfter 26 vorgesehen, welche am luftein lassseitigen Bereich parallel und benachbart zueinander angeordnet sind. Die Lüfter 26 sind mit entsprechenden Öffnungen versehen und bewirken, dass Umgebungsluft über den Lufteinlass 16 in den Luftkanal 20 bzw. dessen inneren Hohlraum 24 gelangen kann. Im inneren Hohlraum 24 sind mehrere Wärmetauschelemente 36 vorgesehen, welche sich in Längsrichtung des Luftkanals 20 erstrecken und parallel und benachbart zueinander angeordnet sind. Die Wärmetauschelemente 36 sind gemäß diesem Beispiel flächenmäßig und rechteckig ausgebildet. Es ist jedoch zu verstehen, dass die Wärmetauschelemente 36 auch alternative Formen aufweisen können, welche ebenfalls für den Wärmetransport vorteilhaft sind. Durch die vorgesehenen Wärmetauschelemente 36 wird die Oberfläche, an der die Abwärme abgeführt und an die Umgebungsluft weitergegeben werden kann, erheblich erhöht. Durch die Ausrichtung der Wärmetauschelemente 36 wird der Luftstrom 28 nicht wesentlich gehindert oder blockiert.
Am Luftauslass 18 ist vorliegend nur eine Öffnung vorgesehen (wobei auch zwei oder mehr Öffnungen vorgesehen sein können). Die verschiedenen Teilluftströme verlassen hier gebündelt den Luftkanal 20 und die Kühlvorrichtung bzw. das medizinische Behandlungsgerät. Der Luftkanal 20 ist am Luftauslass 18 gegenüber dem stromaufwärtigen Bereich geneigt. Eine solche Ausgestaltung kann besonders vorteilhaft sein, um extern angeordnete Komponenten zusätzlich mittels Anströmen und/oder Prallkühlung zu kühlen (siehe die nachfolgende Beschreibung zu Figur 5).
Weiterhin weist auch die Oberfläche der Wand 22, welche zum Gehäuseinneren zeigt eine Vielzahl von Wärmetauschelementen 38 auf. Diese erstrecken sich jedoch im Wesentlichen in Umlaufrichtung und können insbesondere an den Luftstrom 32 angepasst sein. Bevorzugt wird der Luftstrom 32 nämlich senkrecht oder quer zur Längsrichtung des Luftkanals 20 bereitgestellt, um somit eine verbesserte Wärmetransportation bzw. Abführung der Abwärme an die Wand 22 zu ermöglichen.
In Figur 5 ist der Luftstrom 28 beim Verlassen des Luftkanals 20 am Luftauslass 18 gezeigt. Die Neigung des Luftkanals 20 am luftauslassseitigen Bereich ist gemäß dieser Ausführungsform besonders vorteilhaft um eine entsprechende Oberfläche externer mechanischer Komponenten 140 zu umströmen, um somit eine zusätzliche Prallkühlung oder Filmkühlung zu ermöglichen. Die mechanische Komponente 140 kann beispielsweise ein Pumpenantrieb sein, welche vorzugsweise gekühlt wird. Durch die Anordnung der Lüfter und die Formgebung des Luftkanals 20 kann eine effiziente Kühlung eines solchen Pumpenantriebs bereitgestellt und somit eine optimierte Verwendung des bereitgestellten Luftstroms 28 erreicht werden.
Die unterschiedliche Ausgestaltung des Luftkanals 20 am Lufteinlass und am Luftauslass mit zwei Öffnungen 40 bzw. einer geneigten Öffnung 42 ist detailliert in einer perspektivischen Seitenansicht in Figur 6 gezeigt. Die genaue Form und Ausgestaltung am luftauslassseitigen Bereich kann jedoch variieren und ist nicht auf die vorliegende Form beschränkt.
Weiterhin ist in diesem Beispiel zu sehen, dass sich die Wärmetauschelemente 38, welche sich an der äußeren Oberfläche der Wand 22 befinden, in Umlaufrichtung des Luftkanals 20 im Wesentlichen durchgehend erstrecken. In den Figuren 7 und 8 sind eine perspektivische Schnittdarstellung bzw. eine perspektivische Hinteransicht des Luftkanals 20 gemäß Figur 4 gezeigt. Aus diesen Figuren ist eine vorteilhafte Anordnung der inneren Wärmetauschelemente 36 gezeigt, wobei die inneren Wärmetauschelemente 36 im Querschnitt des Luftkanals 20 an einander gegenüberliegenden Seiten der Wand 22 und die sich zueinander erstreckenden Wärmetauschelemente 36 in
Umlaufsrichtung des Luftkanals 20 versetzt zueinander angeordnet sind. Dadurch ist zwischen den benachbarten Wärmetauschelementen 36 ein Spalt vorhanden, so dass sich die Wärmetauschelemente 36 in jeder senkrecht zur Längsrichtung verlaufenden Richtung nicht überlappen. Auf diese Weise wird die Oberfläche, die zum Abführen der Abwärme bereitgestellt wird, weiter verbessert, ohne dass der Luftstrom im Luftkanal durch die Wärmetauschelemente 36 erheblich gehindert wird.
Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
Figure imgf000019_0001
10 Kühlvorrichtung
12 Gehäuse
13 Gehäusewand
14 Gehäuseinnere
16 Lufteinlass
18 Luftauslass
20 Luftkanal
22 Wand
24 Innerer Hohlraum
26 Lüfter
28 Luftstrom
30 Lüfter
32 Luftstrom
34 Elektronische Komponente
36 Wärmetauschelement
38 Wärmetauschelement
40 Öffnung
42 Öffnung
100 Medizinisches Behandlungsgerät
120 Gehäuse
140 Mechanische Komponente

Claims

Ansprüche Kühlvorrichtung (10) für ein medizinisches Behandlungsgerät (100), umfassend ein Gehäuse (12) mit einem Lufteinlass (16), einem Luftauslass (18) und einem von einer Gehäusewand (13) definierten Gehäuseinneren (14), einen im Gehäuseinneren (14) angeordneten Luftkanal (20), wobei eine Wand (22) des Luftkanals (20) einen durchgehenden inneren Hohlraum (24) definiert, welcher fluidisch mit dem Lufteinlass (16) und dem Luftauslass (18) verbunden ist und wobei der innere Hohlraum (24), der Lufteinlass (16) und der Luftauslass (18) durch den Luftkanal (20) hermetisch zum Gehäuseinneren (14) abgedichtet sind, wobei der Luftkanal (20) mindestens einen Lüfter (26) aufweist, welcher im inneren Hohlraum (24) angeordnet und zum Bereitstellen eines Luftstroms (28) vom Lufteinlass (16) zum Luftauslass (18) eingerichtet ist, und wobei die Kühlvorrichtung (10) weiterhin mindestens einen Lüfter (30) umfasst, welcher im Gehäuseinneren (14) angeordnet und zum Bereitstellen eines den Luftkanal (20) zumindest teilweise umströmenden Luftstroms (32) eingerichtet ist. Kühlvorrichtung (10) gemäß Anspruch 1 , wobei der mindestens eine Lüfter (30) des Gehäuseinneren (14) von der Wand (22) des Luftkanals (20) beabstandet ist und/oder der mindestens eine Lüfter (30) des Gehäuseinneren (14) und der Luftkanal (20) an einander gegenüberliegenden Endbereichen des Gehäuses (12) angeordnet sind. Kühlvorrichtung (10) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Wand (22) des Luftkanals (20) im Bereich zwischen dem Lufteinlass (16) und dem Luftauslass (18) von der Gehäusewand (13) beabstandet ist. Kühlvorrichtung (10) gemäß Anspruch 3, wobei der mindestens eine Lüfter (30) des Gehäuseinneren (14) derart angeordnet ist, dass der im Gehäuseinneren (14) bereitgestellte Luftstrom (32) die Wand (22) des Luftkanals (20) im Wesentlichen umlaufend umströmt. Kühlvorrichtung (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Luftkanal (20) am luftauslassseitigen Bereich derart geformt ist, dass der Luftstrom (28) am Luftauslass (16) zumindest teilweise zum Luftstrom (28) zwischen dem Lufteinlass (16) und dem Luftauslass (18) geneigt ist. Kühlvorrichtung (10) gemäß Anspruch 5, wobei der Neigungswinkel 10 Grad bis 80 Grad beträgt. Kühlvorrichtung (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei im Luftkanal (20) zwei oder mehr Lüfter (26) vorgesehen sind, wobei die Lüfter (26) am lufteinlassseitigen Bereich und in Längsrichtung des Luftkanals (20) zum Lufteinlass (16) gleich beabstandet angeordnet sind. Kühlvorrichtung (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Luftkanal (20) eine Vielzahl von inneren Wärmetauschelementen (36) im inneren Hohlraum (24) aufweist, welche sich im Wesentlichen in Längsrichtung des Luftkanals (20) erstrecken und ausgehend von der Wand (22) in den inneren Hohlraum (24) hineinragen. Kühlvorrichtung (10) gemäß Anspruch 8, wobei die inneren Wärmetauschelemente (36) im Querschnitt des Luftkanals (20) an einander gegenüberliegenden Seiten der Wand (22) und die sich zueinander erstreckenden Wärmetauschelemente (36) in Umlaufsrichtung des Luftkanals (20) versetzt zueinander angeordnet sind. Kühlvorrichtung (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Luftkanal (20) eine Vielzahl von äußeren Wärmetauschelementen (38) an der Wand (22) des Luftkanals (20) aufweist, welche in das Gehäuseinnere (14) hineinragen. Kühlvorrichtung (10) gemäß Anspruch 10, wobei die äußeren Wärmetauschelemente (38) sich umlaufend an der Wand (22) erstrecken und in Längsrichtung voneinander beabstandet sind. Kühlvorrichtung (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend eine Düse, welche dazu eingerichtet ist, den im inneren Hohlraum (24) bereitgestellten Luftstrom (28) am Luftauslass (18) zu lenken und/oder zu beschleunigen. Kühlvorrichtung (10) gemäß Anspruch 12, wobei die Düse relativ zur Gehäusewand (13) neigbar und/oder ein Durchmesser der Düse variierbar ist. Kühlvorrichtung (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend eine Steuer- und/oder Regeleinheit, welche dazu eingerichtet ist, eine Temperaturmessung des Gehäuseinneren (14), des Luftkanals (20) und/oder eines von der Kühlvorrichtung (10) gekühlten medizinischen Behandlungsgeräts (100) und/oder einen Betriebszustand eines von der Kühlvorrichtung (10) gekühlten medizinischen Behandlungsgeräts (100) zu empfangen und den von dem mindestens einen Lüfter (26) im Luftkanai (20) bereitgestellten Luftstrom (28) basierend auf der Temperaturmessung und/oder des Betriebszustands zu steuern/regeln. Medizinisches Behandlungsgerät (100), bevorzugt extrakorporale
Blutbehandlungsvorrichtung und/oder extrakorporale
Kreislaufunterstützungsvorrichtung, umfassend eine Kühlvorrichtung (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche. Medizinisches Behandlungsgerät (100) gemäß Anspruch 15, wobei das medizinische Behandlungsgerät (100) ein Gehäuse (120) umfasst und wobei das Gehäuse der Kühlvorrichtung (12) im Gehäuse (120) des medizinischen Behandlungsgeräts (100) integriert ist, mit dem Gehäuse (120) des medizinischen Behandlungsgeräts (100) thermisch gekoppelt ist, oder wobei das Gehäuse (12) der Kühlvorrichtung (10) zumindest als Teil des Gehäuses (120) des medizinischen Behandlungsgeräts (100) ausgebildet ist.
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