加熱裝置和制造的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及包括導(dǎo)電材料的電阻路徑的類型的加熱器，該電阻路徑在所述路徑的相反端部處的兩個(gè)端子之間延伸，通過(guò)所述加熱器可以跨過(guò)所述路徑應(yīng)用電壓以產(chǎn)生加熱效果。
[0002]本發(fā)明更尤其地但專有地涉及使用在呼吸回路中的加熱器和加熱元件。
【背景技術(shù)】
[0003]呼吸濕化器和霧化器遭受對(duì)于由裝備產(chǎn)生的一些蒸氣傾向于在將蒸氣傳送給病人的呼吸管回路中冷凝的問(wèn)題。冷凝物在吸氣性或呼氣性呼吸分支中的存在是個(gè)問(wèn)題，因?yàn)槿绻鋫鞯讲∪藙t其呈現(xiàn)可能的危險(xiǎn)。其還可為細(xì)菌的積聚提供場(chǎng)所，導(dǎo)致感染的風(fēng)險(xiǎn)。移除和處理任何聚集的冷凝物的需要也是個(gè)問(wèn)題。已知的是該“凝雨”可通過(guò)加熱管來(lái)減少，以便沿著其流動(dòng)的氣體不太可能冷凝。該加熱通常通過(guò)在管內(nèi)或管外延伸的電阻金屬絲來(lái)獲得。先前加熱布置的實(shí)例在US6078730、US6167883和US8122882中描述。該絲加熱元件的成本對(duì)于一次性組件是相對(duì)的高，并且難以給絲加熱元件提供在不同位置處的不同加熱特征，以便加熱效果在需要的地方可得到最大化和功率需求得到最小化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供替代的加熱裝置和制造的方法。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供上面指定類型的加熱器，其特征在于，所述電阻路徑由在具有電絕緣表面的襯底上的非金屬材料的軌道提供。
[0006]所述端子可位于所述襯底的相同端部處。導(dǎo)電材料優(yōu)選地包括碳，其可印制在所述襯底上。所述襯底可以是電絕緣塑料材料。所述加熱器可構(gòu)造成具有不同加熱效果的不同區(qū)域。所述不同區(qū)域可由具有不同橫截面或不同電阻率的軌道的區(qū)域提供。替代地，所述加熱器可在所述不同區(qū)域中具有不同數(shù)量的軌道。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種制造加熱元件的方法，包括步驟:提供具有電絕緣表面的平面襯底；在所述平面上沉積導(dǎo)電非金屬材料的多個(gè)電阻軌道，每個(gè)軌道是以環(huán)的形式，其中每個(gè)環(huán)的封閉端部被定位成朝著所述襯底的一個(gè)邊緣和每個(gè)環(huán)的兩個(gè)開(kāi)口端部被定位成朝著所述襯底的相反的邊緣；在所述軌道沉積之前或之后提供導(dǎo)電端子，所述端子以與每個(gè)軌道的端部電接觸延伸橫穿每個(gè)軌道的開(kāi)口端部；和隨后切割在相鄰軌道之間的所述襯底以形成多個(gè)分立的加熱元件。
[0008]所述端子最初可以是以連續(xù)的母線的形式，從相同軌道的開(kāi)口端部之間被移除的母線的材料被移除，以彼此電絕緣開(kāi)口端部。所述襯底優(yōu)選地是電絕緣塑料材料并且所述軌道包括碳。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供由根據(jù)本發(fā)明的上面第二方面所述的方法制成的加熱元件。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種用于在制造多個(gè)加熱元件中使用的板，其特征在于，所述板包括具有電絕緣表面和兩個(gè)相反邊緣的平面襯底，導(dǎo)電非金屬材料的多個(gè)電阻軌道在所述表面上延伸，每個(gè)軌道是環(huán)，該環(huán)具有定位成鄰近所述邊緣中的一個(gè)的兩個(gè)開(kāi)口端部，每個(gè)環(huán)的所述封閉端部定位成鄰近相反的邊緣，和導(dǎo)電端子以與每個(gè)軌道的所述開(kāi)口端部電接觸平行于和鄰近所述一個(gè)邊緣延伸。
[0011 ] 所述襯底優(yōu)選地是電絕緣材料并且所述軌道包括碳。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供由根據(jù)本發(fā)明的上面第四方面所述的板制成的加熱元件。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供一種由根據(jù)本發(fā)明的上面第四方面所述的板制造多個(gè)加熱元件的方法，其中所述端子是連續(xù)的母線，其特征在于，所述方法包括步驟:將不同軌道彼此分立，和在所述軌道彼此分立之前或之后將每個(gè)軌道的兩個(gè)開(kāi)口端部之間的母線中斷。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供由根據(jù)本發(fā)明的上面第六方面所述的方法制成的加熱元件。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的第八方面，提供一種用于將呼吸氣體傳送給病人或從病人傳送呼吸氣體的呼吸管，包括根據(jù)本發(fā)明的上面一個(gè)方面所述的加熱器或根據(jù)本發(fā)明的上面第三、第五或第七方面所述的加熱元件。
【附圖說(shuō)明】
[0016]根據(jù)本發(fā)明的加熱元件、包括加熱元件的呼吸管和加熱元件的制造方法現(xiàn)在將參考附圖通過(guò)實(shí)例的方式來(lái)描述，其中:
圖1是傳統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)的加熱元件的平面圖；
圖2是本發(fā)明的加熱元件的平面圖；
圖3和圖4是替代的加熱元件的平面圖；
圖5是可形成九個(gè)加熱元件的板的平面圖；和圖6是包括加熱元件的呼吸管的橫截面?zhèn)纫晥D。
【具體實(shí)施方式】
[0017]首先參考圖1，示出傳統(tǒng)的加熱元件，其中電阻路徑由絕緣的導(dǎo)電電阻絲I的長(zhǎng)度提供，該電阻絲由諸如銅的金屬制成并在相反的端部處連接到導(dǎo)電端子接頭片2和3。絲I被形成環(huán)并且折回以形成并排延伸的四個(gè)區(qū)段4到7，以便改善到沿著其被嵌入在內(nèi)的呼吸管流動(dòng)的氣體的傳熱。端子2和3位于元件的相同端部處，以便它們從管的一個(gè)端部可接進(jìn)。在具有大約150cm長(zhǎng)度的典型呼吸管中，可以看到加熱元件將需要具有近似150X4=600cm的絲。銅的高成本使加熱元件相對(duì)昂貴，尤其對(duì)于設(shè)計(jì)為在單次使用后被處理掉的組件。希望呼吸管在對(duì)減少凝雨有很大影響的區(qū)域能夠提供最大的加熱效果，以便對(duì)于給定的功率輸入產(chǎn)生最佳效果。然而，難以沿著現(xiàn)有的加熱元件變化加熱效果以產(chǎn)生希望的加熱效果。
[0018]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的以加熱元件20的形式的加熱裝置的第一實(shí)例，其由沉積在平面襯底的電絕緣表面上的非金屬導(dǎo)電軌道提供。更具體地，該元件采用印制在長(zhǎng)方形的聚酯板22的表面上并形成環(huán)的碳軌道21的形式，其在板的一個(gè)端部處具有兩個(gè)自由端部22和23，和在板的相反端部處具有封閉端部24。自由端部22和23與疊蓋在軌道的端部22和23上的諸如銅的相應(yīng)的金屬端子墊25和26接觸。軌道21不需要全部是碳而是可與其他材料混合以產(chǎn)生希望的電阻率。碳軌道21的橫截面被選擇以在自由端部之間提供希望的電阻，即，通過(guò)軌道的寬度和/或厚度的合適選擇。通常，碳軌道的電阻率比銅絲的電阻率大，因此碳軌道比同樣電阻的絲將具有更大的橫截面。這意味被印制的碳軌道的表面面積將比等效銅絲的表面面積大，以便熱消散將比同樣長(zhǎng)度的銅絲的熱消散大。這樣，碳軌道可比具有相同熱消散的銅絲更短，從而避免以在圖1中示出的先前金屬絲的方式折回軌道的需要。因此，對(duì)于同樣長(zhǎng)度的呼吸管，與相對(duì)昂貴的銅或其他金屬的折回的元件相比，根據(jù)本發(fā)明的加熱元件僅僅需要一半長(zhǎng)度的相對(duì)便宜的碳。
[0019]應(yīng)該理解，電阻軌道需要被支撐在電絕緣的表面上。這可由絕緣襯底提供，如上面描述的，或該襯底可是導(dǎo)電的但是具有軌道被沉積在其上的一層絕緣材料。
[0020]如在圖3中所示，根據(jù)本發(fā)明的加熱裝置還能夠提供加熱電路，通過(guò)在被沉積的軌道的特征中沿著其長(zhǎng)度的適當(dāng)變化具有多個(gè)不同的溫度區(qū)域。在該布置中，碳軌道31具有在圖2中所示的相同的形狀，但是，替代沿著其長(zhǎng)度具有相同的橫截面的軌道，軌道的橫截面和因此電阻率沿著加熱元件30在不同的位置處是不同的。在圖3中示出的軌道31沿著其長(zhǎng)度具有三個(gè)不同的區(qū)域A、B和C。區(qū)域A和C從自由端部32和33沿著加熱元件的大約三分之一的長(zhǎng)度延伸，然而區(qū)域B在兩個(gè)端部區(qū)域之間延伸，提供環(huán)的封閉端部。軌道31在區(qū)域A和C是相對(duì)寬的，即，具有較大的橫截面，因而具有相對(duì)低的電阻率；區(qū)域B是較窄的，即，具有較小的橫截面，因而其具有較大的電阻率。沿著區(qū)域A和C即朝向元件30的端子端部的每單元長(zhǎng)度的加熱效果將比沿著區(qū)域B即遠(yuǎn)離端子端部的加熱效果更低。因而，該加熱元件將在遠(yuǎn)離端子處比鄰近端子處更熱。
[0021]沿著加熱元件的加熱效果可以以其他方法變化。例如，替代使用相同的軌道材料和改變其橫截面(寬度和/厚度)，將可以通過(guò)使用不同材料即通過(guò)沿著軌道將不同電阻率的非金屬材料沉積在不同的區(qū)域處來(lái)改變加熱效果。這些不同材料一個(gè)接一個(gè)