DE3617031A1

DE3617031A1 - Verfahren und vorrichtung zum anfeuchten von gasen

Info

Publication number: DE3617031A1
Application number: DE19863617031
Authority: DE
Inventors: Adrian John ELSWORTH; Michael Grenfel Daniell; David Peter Auckland Matheson Stewart; Paul Zwann
Original assignee: Fisher and Paykel Appliances Ltd; Fisher and Paykel Ltd
Current assignee: Fisher and Paykel Appliances Ltd
Priority date: 1985-05-22
Filing date: 1986-05-21
Publication date: 1986-12-18
Anticipated expiration: 2006-05-22
Also published as: FR2582219B1; GB8612208D0; SE8602277D0; JPH0753179B2; US4708831A; AU5751386A; FR2582219A1; AU581986B2; JPS6226076A; SE465602B; GB2176405B; DE3617031C2; SE8602277L; GB2176405A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anfeuchten von Gasen, das folgende Schritte aufweist: Zuführen von Wasser zu einem ersten Durchflußweg; Erwärmen des Wassers im ersten Durchflußweg; Leiten von Gasen durch einen zweiten Durchflußweg, wobei Wasserdampf veranlaßt wird, ohne wesentliche Mengen von flüssigem Wasser durch eine mikroporige Wand hindurchzutreten, die beiden Durchflußwegen gemeinsam ist und für Wasserdampf durchlässig, für flüssiges Wasser aber im wesentlichen undurchlässig ist, wobei der Wasserdampf durch die mikroporige Wand hindurchtritt, um von den vorbeiströmenden Gasen mitgerissen zu werden; Überwachen der Temperatur der angefeuchteten Gase; Herbeiführen von Temperaturänderungen der angefeuchteten Gase durch Änderungen der Wärmezufuhr für das Wasser; Überwachen der Wasserdurchflußgeschwindigkeit zum ersten Durchflußweg; Vergleichen der gemessenen Durchflußgeschwindigkeit mit einer gewünschten Durchflußgeschwindigkeit; und Einstellen des Wasserdurchflusses und der Wärmezufuhr zum Wasser; sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Description

FISHER & PAYKEL LIMITED, Mt .Wellington Highway, Mt.Wellington, Auckland, Neuseeland

Verfahren und Vorrichtung zum Anfeuchten von Gasen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anfeuchten von Gasen.

A-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anfeuchten von Gasen zur Verfügunq zu stellen, die insbesondere, aber nicht ausschließlich dazu dienen, einen Krankenhauspatienten, der solche angefeuchteten Gase benötigt, mit diesen zu versorgen.

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Büro Bremen /Bremen Office

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BOEHMERT & BOEIiMFRT

AO

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch folgende Schritte gelöst:

Zuführen von Wasser zu einem ersten Durchflußweg, indem das Wasser von einer Quelle mit im wesentlichen konstantem Überdruck zum ersten Durchflußweg geleitet wird; Erwärmen des Wassers im ersten Durchflußweg; Leiten von Gasen durch einen zweiten Durchflußweg, wobei Wasserdampf veranlaßt wird, ohne wesentliche Mengen von flüssigem Wasser durch eine mikroporige Wand hindurchzutreten, die beiden Durchflußwegen gemeinsam ist und für Wasserdampf durchlässig, für flüssges Wasser aber im wesentlichen undurchlässig ist, wobei der Wasserdampf durch die mikroporige Wand hindurchtritt, um von den vorbeiströmenden Gasen mitgerissen zu werden und dadurch die Gase für die Weiterleitung zu einem Verwendungsort anzufeuchten; überwachen der Temperatur der angefeuchteten Gase; Herbeiführen von Temperaturänderungen der angefeuchteten Gase durch Änderungen der Wärmezufuhr für das Wasser, um die Temperatur der angefeuchteten Gase innerhalb eines gewünschten Temperaturbereiches zu halten; überwachen der Wasserdurchflußgeschwindigkeit zum ersten Durchflußweg; Vergleichen der gemessenen Durchflußgeschwindigkeit mit einer gewünschten Durchflußgeschwindigkeit; und Einstellen des Wasserdurchflusses und der Wärmezufuhr zum Wasser, wenn die gemessenen Werte mehr als einen gewünschten Betrag von der gewünschten Wasserdurchflußgeschwindigkeit und der gewünschten Temperatur der angefeuchteten Gase abweichen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist durch folgende Bestandteile gekennzeichnet:

einen ersten Durchflußweg; eine Wasserzuführeinrichtung zum Zuführen von Wasser zum ersten Durchflußweg; einen zweiten

BOEHMERT & BOEHMERT

Durchflußweg, durch den Gase zu einer mikroporigen Wand geleitet werden, die beiden Durchflußwegen gemeinsam ist, wobei die mikroporige Wand für Wasserdampf durchlässig ist, für flüssiges Wasser aber im wesentlichen undurchlässig; Einrichtung für die Wärmezufuhr zum Wasser, um im ersten Durchflußweg einen Dampfdruck zu erzeugen, der hinreicht, um den Durchtritt von Wasserdampf ohne gleichzeitigen Durchtritt von flüssigem Wasser durch die besagte mikroporige Wand herbeizuführen; und eine Steuereinheit, die eine Temperaturüberwachungseinrichtung zum Überwachen der Temperatur der Gase nahe dem Verwendungsort, eine Wasserdurchflußüberwachungseinheit zum überwachen der Wasserdurchflußgeschwindigkeit zum ersten Durchflußweg, eine Einrichtung zum Vergleichen der gemessenen Wasserdurchflußgeschwindigkeit mit einer gewünschten Wasserdurchflußgeschwindigkeit und Einrichtungen aufweist, die den Wasserdurchfluß und die Wärmezufuhr zum Wasser auf die gewünschte Wasserdurchflußgeschwindigkeit und die gewünschte Temperatur der Gase einstellt, wenn sie von diesen um mehr als einen gewünschten Betrag abweichen; wobei der Aufbau und die Anordnung der Vorrichtung derart ist, daß Wasserdampf ohne wesentliche Mengen von flüssigem Wasser durch die Wände des ersten Durchflußweges hindurch an Gase abgegeben wird, die durch den zweiten Durchflußweg über die Oberfläche der mikroporigen Wand geleitet werden, und von diesen mitgerissen wird.

Besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Dabei zeigt

BOEHMERT & BOEHMERT

Fig. 1 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 ein vergrößertes Schema eines Ventils, das gemäß einem Teil der Erfindung konstruiert ist;

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht eines Teils von · Fig. 1;

Fig. 4 eine stärkere Vergrößerung eines Teils von Fig. 3;

Fig. 5 eine Teilansicht von Fig. 4;

Fig. 6 ein schematischer Querschnitt durch eine Einatmungsleitung mit einem darin enthaltenen mikroporigem Schlauch, der von einem Abstandhalter gehalten wird;

Fig. 7 einen Querschnitt durch die Konstruktion

j von Fig. 6; und j

Fig. 8 ein Schema der erfindungsgemäßen Vorrichtung einschließlich eines Blockdiagramms der in der Erfindung verwendeten elektronischen Schaltung.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Anfeuchten von Gasen ist I

mit einen Wasservorratsbeutel 1 versehen, der über einen Schlauch _t

mit einer Tropfkammer 2 verbunden ist, die herausnehmbar in einer j

ausgeformten Kerbe 3 eines Gehäuses 4 befestigt ist, das eine :

BOEHMERT & BOEHMERT

Steuereinheit enthält, die weiter unten im Detail beschrieben wird. Eine Einatmungsleitung 5 kommt von einem Atemgerät, z.B. einem Ventilator (nicht gezeigt) herkömmlicher Bauart und Verwendung. Durch die Einatmungsleitung 5 strömen Gase vom Ventilator zu einer Y-Verbindung 6, die ihrerseits mit einer Maske oder einer anderen Einrichtung verbunden ist, die es ermöglicht, einen Patienten mit den Gasen zu versorgen. Eine Ausatmungsleitung 7 ist ebenfalls mit der Y-Verbindung 6 verbunden und leitet die ausgeatmeten Gase zu einem Ausatmungsventil (nicht gezeigt) . Die Leitungen 5 und 7 sind vorzugsweise flexible geriffelte Schläuche oder ähnliches, hergestellt aus einem geeigneten Kunststoffmaterial, z.B. Polyethylen.

Zum Anfeuchten der Gase ist ein mikroporöser Schlauch 10 vorgesehen, der die Eigenschaft besitzt, für Wasserdampf durchlässig zu sein, für flüssiges Wasser im wesentlichen aber undurchlässig, der also z.B. aus aufgeschäumten PTFE (Polytetrafluorethylen) hergestellt ist. Der Schlauch sollte vorzugsweise flexibel, inert und hydrophob sein. Ein solcher Schlauch wird unter dem Namen GORE-TEx⁰^ hergestellt und ist mit Innendurchmessern von 1 mm bis 12 mm und Mikroporengrößen von 2,0 yum bis 3,5/im erhältlich. Der Schlauch 10 ist als Schleife gelegt, und die freien Enden sind an einem Endungsblock 11 befestigt. Der Schlauch 10 wird aus dem Beutel 1 durch den Schlauch 15, die Tropfkammer 2 und den Schlauch 1 6 niit einem Wasservorrat versorgt und im Inneren der Leitung 5 befestigt, um eine gemeinsame Wand zwischen dem Wasser im Schlauch 10 und den Gasen in der Einatmungsleitung 5 zur Verfügung zu stellen. Die Einatmungsleitung 5 kann jeden beliebigen brauchbaren Durchmesser und jede beliebige brauchbare Länge aufweisen, z.B. 20 mm Innendurchmesser und etwa 600 mm

BOEHMERT & BOEHMERT

Länge. Der Schlauch 10 kann in seiner einfachen Länge, schraubenförmig oder gebündelt angeordnet sein, so wie es zum Erreichen der gewünschten Durchtrittsgeschwindigkeit für den Dampf erforderlich ist. Vorzugsweise wird jedoch der Schlauch 10 als Schleife gelegt, wie es in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Der Wasservorratsbeutel 1 ist ein flexibler Beutel, der auf einem geeigneten Niveau hängt, z.B. an einem fahrbaren Ständer 17, um ein gewünschtes statisches Gefälle zu erreichen.

Der Schlauch 15 führt zu einer öffnung 20 in der Tropfkammer 2, wobei die öffnung 20 so groß gewählt ist, daß Wassertropfen durch einen Luftraum 37 in die Kammer 2 fallen.

Die Tropfkammer 2 ist in Fig. 2 detaillierter dargestellt. Das Wasser kommt aus der öffnung 20 als eine Reihe von Tropfen, und jeder Tropfen gibt ein Signal durch Unterbrechung eines Infrarotstrahls zwischen einem Infrarotsender 30 und einem Infrarotempfänger 31, der somit einen Tropfendetektor darstellt. Die Gehäusewände 32 der Kerbe 3 laufen konisch zu, so daß die Tropfenkammer 2 und die damit verbundenen Schläuche 15 und 16 ohne Beeinflussung anderer Teile der Zentraleinheit schnell eingesetzt und entfernt werden können. Dies ist von beachtlichem Vorteil, da es die Verwendung von Wegwerfeinheiten oder getrennt sterilisierbaren Tnstallationseinheiten ermöglicht, was zu einer guten Hygiene führt.

In dem Schlauch 10 ist ein zur Schleife gelegtes Heizelement 25 befestigt, wobei die beiden freien Enden der Schleife jeweils an einen Verbindungsdraht 21 geklemmt sind, der seinerseits an eine gedruckte Verdrahtungsplatte 23 gelötet ist, die nun ihrerseits mit einem Paar Anschlüssen 22 und über ein Verbindungsstück 24 und ein Kabel 26 mit der Steuereinheit im Gehäuse 4 verbunden ist.

BOEHMERT & BOEHMERT

-X-

Es wird ein Heizelementdraht mit hinreichend großem Widerstandswert verwendet. Das Heizelement ist vorzugsweise aus einem niedrigschmelzenden Material, um die Risiken einer Überhitzung zu verringern. Änderungen im Widerstandswert aufgrund von Temperaturänderungen des Heizdrahtes werden verwendet, um eine ungefähre Messung der Draht- und Wassertemperatur durchzuführen, wobei ein schnell meßbarer Temperaturkoeffizient des Leitungswiderstands vorliegen muß. Die vom Heizelement aufgenommene Leistung kann ziemlich hoch sein, wobei geeignete Betriebsparameter z.B. 24 V und 125 W sind.

Der Schmelzpunkt des Heizdrahtes liegt vorzugsweise niedriger als der Schmelzpunkt der Membran. Wenn die Membran aus GORE-TEx^ besteht, das einen Schmelzpunkt von etwa 350 C aufweist, stellt eine Zinn-Silberlegierung mit einem Schmelzpunkt von etwa 23O°C ein geeignetes Material für den Heizdraht dar.

Der Heizelementdraht sollte vorzugsweise "kalt enden", z.B. indem das Element 25 an z.B. Kupferdrähten 21 mit niedrigem Widerstandswert geklemmt, geschweißt oder hartgelötet werden, um es zu ermöglichen, daß die Enden kühler bleiben als der Hauptteil des Drahtes, wodurch das Risiko einer überhitzung der Enden verhindert werden soll. Der Endungsblock 11 ist detaillierter in den Fig. 3 bis 5 dargestellt. Der Endungsblock 11 umfaßt ein Gehäuse 12. Die Enden des Schlauches 10 werden vorzugsweise aufgetrennt, und die zwei oder mehr resultierenden Streifen 14 werden im rechten Winkel zu den Längsachsen des Schlauchs nach außen gebogen. Mit einem Klemmteil 18, das mit Nieten 19 am Block 11 befestigt wird, werden vorzugsweise beide Enden des Schlauches 10 am Gehäuse 12 festgeklemmt. Durch eine Öffnung zwischen der Kammer 27 und dem Schlauch 10 entsteht so eine Verbindung mit dem Schlauch 16.

BOEHMERT & BOEHMERT

/fr

Um die Leitung 5 und die Leitung 10 voneinander getrennt zu halten, ist ein Abstandhalter 8 vorgesehen, der vorzugsweise als sich in Längsrichtung erstreckendes sinusförmiges Bauteil ausgestaltet und z.B. aus einem geeigneten Kunststoffmaterial (z.B. einem Polypropylen-Homopolymer) hergestellt ist. Wie man aus Fig. 7 erkennen kann, besteht der Abstandhalter 8 aus zwei Teilen, wobei jedes Teil mit halbkreisförmigen Rillen versehen ist, um eine kreisförmige Öffnung 9 zu ergeben, wenn beide Teile wie in Fig. 7 zusammengesetzt sind. Die Öffnungen 9 sind auf der sinusförmigen Kurve des Bauteils 8 so angeordnet, daß sie in Längsrichtung aneinander ausgerichtet sind. Die Leitung 10 verläuft durch diese Öffnungen 9. Der obere und der untere Teil der Leitung 10 werden so in konstantem Abstand zueinander und zu den Wänden der Leitung 5 gehalten, wie man aus Fig. 6 ersehen kann. Das sinusförmige Bauteil 8 wird vorzugsweise so zusammengebaut, daß in einer Hälfte in bestimmten Abständen Schraubbolzen 13 angebracht sind und in der anderen Hälfte entsprechende Löcher, wobei es das Eingreifen der Schraubbolzen 13 in die Löcher ermöglicht, daß beide Hälften zusammen mit dem zwischen ihnen verlaufenden mikroporösen Schlauch 10 zusammengefügt werden. Da die Biegungen 39 des Bauteils 8 und auch die Enden 38 an der Leitung 5 anliegen, wird der Schlauch 10 getrennt von der Leitung 5 gehalten.

Im Anwendungsfalle wird heißes Wasser von z.B. 80 C in den Schlauch 10 geleitet. Es ist natürlich nicht wünschenswert, daß ein Schlauch, der Wasser dieser Temperatur enthält, durch die Leitung 5, die auf der nackten Brust oder anderen Körperteilen eines Patienten liegen kann, in direkten Kontakt mit diesem kommt. Diese besondere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verhindert oder minimisiert folglich das Risiko, das der Schlauch 10 sich in einer Position befindet, in der Wärme durch direkten Kontakt vom Schlauch 10 auf die Leitung 5 und damit auf den Körper des Patienten übertragen werden kann.

BOEHMERT & BOEWMERT

Zusätzlich ergibt sich wenigstens in der bevorzugten Ausführungsform eine beträchtliche Verbesserung der Wärmeübertragung gegenüber einem nicht-gestützten mikroporösen Schlauch.

Die Tropfkammer 2 enthält ein ferromagnetisches (z.B. Stahl-) Kugelventil 33, das in einen Ventilsitz 34 eingreift und das relati zur Wasserdurchflußrichtung aus diesem Ventilsitz heraus seitlich verschoben wird, indan an einen Elektromagneten 35, der innerhalb des Gehäuses 4 angebracht ist, Strom angelegt wird, um den Wasserdurchfluß aus der Tropfkammer 2 in den Schlauch 16 zu ermöglichen. Da die Durchflußgeschwindigkeit niedrig ist, ist zwischen der offenen und der geschlossenen Stellung des Kugelventils 33 nur eine kleine Verschiebung notwendig. Das Kugelventil wird durch die Schwerkraft und den statischen Druck des Wassers in der geschlossenen Position gehalten.

Die Wassermenge in der Tropfkammer 2 wird auf einem geeigneten Niveau 36 gehalten, so daß die Tropfen durch einen Luftraum 37 von der öffnung 20 bis zum Niveau 36 fallen. Dieses Niveau wird, wenn es erst einmal eingestellt ist, im wesentlichen automatisch gehalten, weil ein Ansteigen des Niveaus 36 den Luftdruck im Luftraum 37 erhöht und damit die hydrostatische Kraft verringert, die die Tropfenbildung bewirkt.

Ein Lufttemperaturfühler 40 (Fig. 1 und 3), z.B. ein oder mehrere, vorzugsweise zwei Thermistoren, ist herausnehmbar in der Einatmungsleitung 5 stromabwärts vom Heizelement 25 angebracht. Die tatsächliche Position hängt von der gewünschten Abkühlung der Gase ab. Um eine geeignete Anfeuchtung der Gase zu erreichen, kann es wünschenswert sein, die Gase auf eine höhere Temperatur als gewünscht zu erhitzen und sie auf 100 % relative Feuchtigkeit abkühlen zu lassen. Das heiße Wasser im Schlauch

BOEHMERT & BOEHMERT

IS

10 erwärmt die Gase in der Leitung 5, und das Erhitzen auf eine höhere Temperatur führt dazu, daß die Gase eine höhere als die wünschenswerte Temperatur annehmen - sagen wir 38°C. Die Gase werden dann durch Hindurchleiten durch ein Kühlrohr 41 abgekühlt, daß in der Y-Verbindung 6 zwischen der Leitung 5 und dem Fühler 40 liegt. Die Länge des Rohres 41 ermöglicht eine gewisse Kontrolle über die Feuchtigkeit.

Als Alternative oder zusätzlich ist in oder benachbart zum Einatmungsabschnitt 43 der Y-Verbindung 6 ein Zusatzheizelement 42 angebracht. Um die Steuerung der Wärme und Feuchtigkeit zu unterstützen, ist zwischen dem Heizelement 25 und dem Zusatzheizelement 42 ein zusätzlicher Lufttemperaturfühler 44 vorgesehen.

Auch in der Ausatmungsleitung 7 kann ein Heizelement 45 angebracht sein, um Kondensation zu verhindern und/oder um die ausgeatmeten Gase für eine weitere Behandlung im Ventilator aufzubereiten und,wenn gewünscht,zum Patienten zurückzuführen.

Im Netzgerät 50, das in Fig. 8 dargestellt ist, ist ein Transformator vorgesehen. Vorzugsweise werden Änderungen im Widerstandswert des Heizelementes 25 aufgrund von Temperaturänderungen dieses Elementes verwendet, um Signale zu liefern, die die Steuerung des Heizelements durch das Netzgerät aktiviert. Diese Signale und Signale vom Lufttemperaturfühler 40 und, wenn vorgesehen, 44 werden zu einem Analog-Digital-Umsetzer 52 geleitet, der vorzugsweise eine Multiplexanordnung darstellt. Eine eingestellte Temperatursteuerung 51 liefert ebenfalls Signale zum Analog-Digital-Umsetzer 52. Signale vom Infrarotempfänger 31, der als Tropfendetektor dient, werden an ein binäres Input-Interface 53 geliefert, wobei an diesem Interface auch manuell

BOEHMERT & BOEKMERT

bedienbare "Abschalt-¹¹ und "Funktions-"Schalter 54 und 55 vorgesehen sind. Der Umsetzer 52 und das Interface 53 speisen einen 8085-Mikroprozessor 56, mit dem ein Speicher 57 verbunden ist. Der 8085-Mikroprozessor 56 und ein weiterer 8048-Mikrokontroller 60 sind untereinander über eine wechselseitige überwachungsschaltung 58 und ein Dateninterface 59 verbunden. Die Schaltung 58 ermöglicht es dem 8048-Mikrokontroller 60, das korrekte Funktionieren des 8085-Mikroprozessors 56, und dem Mikroprozessor 56, die Funktionsweise des Mikrokontrollers 60 zu überprüfen. Der Mikrokontroller 60 versorgt eine Wasserverbrauchsanzeige 61 und eine Lufttemperaturanzeige 62 mit den benötigten Daten. Der Transformator versorgt das Heizelement 25 über ein Hauptheiz-Triac 63 und ein Sicherheits-Triac 68. Ein Stromfühler 64,eine Alarmeinrichtung 65, ein Spannungsfühler 66 und andere elektronische Sicherheitsausrüstung in Form einer analogen Sicherheitseinheit 67 sind mit der restlichen Vorrichtung verbunden. Der Stromfühler 64 und der Spannungsfühler 66 ermöglichen es, die Widerstandswerte des Heizelementes 25 zu berechnen, um einen Hinweis auf die Temperaturwerte dieses Elementes zu geben. Der Analog-Digital-Umsetzer 52 bewirkt zusammen mit der analogen Sicherheitseinheit 67 die Aufrechterhaltung einer Überprüfung der Spannungsabgabe des Netzgerätes 50.

Die Funktionsweise des Apparates ist wie folgt. Ein Bediener bringt den fahrbaren Ständer 17, der die Steuereinheit in ihrem Gehäuse 4 trägt, zu einem Patienten. Dann bringt der Bediener die "Installationen" an, die den Wasservorratsbeutel 1, der ein normaler intravenöser Wasservorratsbeutel sein kann, den Schlauch 15, die Tropfkammer 2 und den Schlauch 16 umfassen, und verbindet diese Ausrüstung mit der Einatmungsleitung 5, die an die Y-Verbindung 6 angeschlossen ist, die ihrerseits mit einer Maske oder einer anderen Vorrichtung zur Verabreichung von Gasen ver-

BOEHMERT & BOEHMERT

- W-- IO

bunden ist. Da der Lufttemperaturfühler (Thermistor) 40 herausnehmbar ist und die Anschlüsse 22 mit dem Kabel 26 durch das Verbindungsstück 24 verbunden sind, ist ein schneller Austausch der Leitungen 5 und 10 möglich. Es sollte angemerkt werden, daß die "Installationen" als frisch sterilisierte Ausrüstung für jeden Patienten zur Verfügung gestellt werden können, was beträchtliche Vorteile bei einer schnellen Inbetriebnahme der Ausrüstung mit sich bringt. Während die Steuereinheit noch abgeschaltet ist, läßt der Bediener dann Wasser in die Tropfkammer fließen. Da das Magnetventil geschlossen ist, steigt das Wasserniveau in der Kammer 2 durch Zutropfen, bis der Luftdruck im Luftraum 37 eine weitere Tropfenbildung verhindert. Der Bediener schaltet dann das Netzteil der Steuereinheit ein, und als Resultat wird das Magnetventil geöffnet, und es fließt Wasser in den Schlauch 10, das dort auf die gewünschte Temperatur erwärmt wird. Aufgrund der Beschaffenheit der Wand des Schlauches 10, die Wasserdampf ,aber im wesentlichen kein flüssiges Wasser durchläßt, gelangt Wasserdampf in die Gase, die über die äußere Oberfläche des Schlauches 10 strömen, d.h. in der Einatmungsleitung 5. Der statische Wasserdruck ergibt einen Wasserdruck, der hinreicht, um einen stetigen Wasserdurchfluß zum Schlauch 10 zu ermöglichen, und verhindert ein Zurückströmen von Wasserdampf in den Schlauch 16. Der Bedarf an Wasser hängt vom Durchtritt des Wasserdampfs ohne wesentliche Mengen von flüssigem Wasser durch die mikroporöse Wand des Schlauches 10 ab, und der Durchtritt des Wasserdampfes wiederum hängt von der Differenz zwischem dem Wasserdampfdruck im Schlauch 10 und dem Wasserdampfdruck in der Leitung 5 ab. Der Wasserdampfdruck im inneren Schlauch 10 wird über dem Lufttemperaturfühler 40 gesteuert. So wird die Temperatur der Gase, die zum Patienten gelangen sollen, vom Thermistor 40 gemessen, und vom Heizele-

BOEHMERT & BOEHMERT

ment werden dem Wasser im Schlauch 10 unter Steuerung des Mikroprozessors 56 in Abhängigkeit von den Signalen des Thermistors 40 kontrollierte Wärmemengen zugeführt. Signale werden vom Temperaturfühler 40 (und 44, wenn vorgesehen) und von der Änderung im Widerstandswert des Heizelementes 25 übermittelt. Signale des Tropfendetektors 31 werden zusammen mit den Umsetzersignalen in den 8085-Mikroprozessor 56 gespeist. Die Signale werden'der Reihe nach dem Mirkoprozessor 56 zugeführt, der die Leistungsabgabe des Heizelementes 25 steuert. Die Zahl der Wassertropfen pro Minute wird auf der Anzeige 61 angegeben, und die Lufttemperaturanzeige 62 erhält Signale vom 8048-Mirkokontroller. Im Falle einer Pehlfunktion wird die Alarmeinrichtung 65 betätigt. Zusätzlich wird der Elektromagnet 35 angeschaltet, um die Kugel des Ventils 33 aus ihrem Ventilsitz 34 zu heben, womit Wasser zum Schlauch 10 fließen kann. Im Falle einer Fehlfunktion der Wasserzufuhr wird dieser Elektromagnet 35 abgeschaltet, was das Schließen des Ventils zur Folge hat. Ein hauptsächlicher Sicherheitsvorteil besteht somit darin, daß es nicht möglich ist, daß Wasser durch die Vorrichtung fließt, wenn nicht die elektrische Stromzufuhr zum Magneten 35 im besonderen und zur Kontrolleinheit im allgemeinen eingeschaltet ist, so daß es nicht möglich ist, daß Wasser durch die Vorrichtung fließt, ohne daß die Kontrolleinheit in Betrieb ist.

Das Schema des Software-Programms, das dafür sorgt, daß Obengenannte zu erreichen und einen sicheren Betrieb und einen Schutz gegen Fehlfunktion zu gewährleisten, ist im folgenden dargestellt.

BOEHMERT & BOEHMERf

Il

A. Sicherheits-/Output - Mikroprozessor 60

Dieser Prozessor hat drei Primärfunktionen:

(a) Er dient als Sicherheitsreserve. Beide Prozessoren im System haben voneinander unabhängige Lufttemperaturfühler, und jeder Prozessor ist in der Lage, das Heizelement unabhängig vom anderen abzuschalten. Der Sicherheitsprozessor stellt Temperaturanomalien in Verbindung mit dem analogen Sicherheitsschaltkreis fest.

(b) Er verarbeitet einen Teil der System-Outputs.

(c) Jeder Prozessor im System überprüft über die überwachungsschaltung 58 das korrekte Funktionieren des anderen.

Software-Überblick für den Sicherheits-Mikroprozessor

Selbsttest

Einleiten

Start 8085

Start Überwachungszeitsperre

Hauptschleife

Ständig ausführen

- Aktualisieren des seriellen Kommunikations-Outputs

- Aktualisieren des Alarmstatus, abhängig vom analogen Fehler-Input und der logischen Fehleranzeige des Prozessors

- Einschalten des Elektromagneten

- Einschalten der Reserve-Outputs

nach Instruktionen des Kontrollprozessors

- Einschalten des Fehlersimulators

- bei Sicherheits- oder Koprozessorfehler Springen in einen sicheren Zustand

**-Andere Aufgaben werden auf Unterbrechungsbasis durchgeführt:

BOEHMERT & BOEHMERT

Jeder Wechselstrom-Nulldurchgang

Starten des Wechselstrom-Peaktimers. Wechselstrompeaks werden dem Steuerprozessor 56 übermittelt, um zu ermöglichen, daß dieser Spannungs- und StromabIesungen am Heizelement vornimmt.

Erhalten von Daten aus dem logischen Prozessor. Zurückstellen des überwachungstimers.

Timer-Unterbrechung

Aktualisieren der Alarm-Outputs.

Erzeugen eines Impulses, der einen Wechselstrompeak anzeigt, wenn es sich um eine Peakunterbrechung handelt, überprüfen, ob der logische Steuerprozessor 56 läuft und nicht vor kurzem wiedergestartet wurde. Wenn der logische Prozessor nicht läuft:

- alle Outputs sichern

- dreimaliger Restart-Versuch

- Alarmsignal, wenn er nicht wieder anläuft

Wenn der logische Prozessor häufige Restarts erfordert:

- alle Outputs sichern

- Alarmsignal

B. Logischer Steuerprozessor 56

Die primäre Aufgabe dieses Prozessors ist die Steuerung und die Durchführung von Algorithmen. Er analysiert alle System-Inputs und steuert die Outputs.

Software-Überblick für den Steuermikroprozessor

Einleiten
Ständig ausführen

BOEHMERT & BOEHMERT

- Kalibrieren

- Einstellen der Temperatur auf festgesetzten Wert

- Anzeigen der Temperatur

- Anzeigen des Wasserverbrauchs

- Fehlerbedingungen feststellen

- bei Fehlern aktiv werden

- Wasser feststellen

- Übermitteln

- Funktions-Input(s) feststellen

- bei Funktions-Inputs aktiv werden Ende

Ausweitung aller obigen Module

Einleiten

- alle Outputs sichern

- Selbsttest ROM, RAM, Ports, Überwachung

- Verwender-Bildtests

- überprüfen der Ventilfunktion

- Kalibrieren

- Feststellen von Funktions-Inputs

Kalibrieren

Feststellen der Hauptfrequenz Feststellen des Heizdrahttyps Überprüfen der Referenztemperaturen

Einstellen der Temperatur auf festgesetzten Wert

Ablesen des Einstellknopfes Ablesen und Bilden des gleitenden Mittelwerts der Thermistoren

Anwenden des Ein-:/Aus-Algorithmus des Heizdrahtes , Steuern des Ausatmungselementes

BOEHMERT & BOEHMERl

Steuern des Hilfheizelementes Anzeigen der Temperatur Anzeigen eines gleitenden Mittelwerts der Temperatur

Feststellen des verbrauchten Wassers Feststellen des Auftretens von Tropfen

Anzeigen des Wasserverbrauchs

Errechnen des gewichteten Mittels in ml pro min Anzeige für jeden festgestellten Tropfen Blinken eines Lichts bei Tropfendetektion

Feststellen von Fehlerbedingungen

Einleiten

Abbruch

hohe Luftstromtemperatur niedrige Luftstromtemperatur

Abtastfehler bei der Temperatur Wassergeschwindigkeit hoch Wassergeschwindigkeit niedrig

Triac nicht an/aus Versorgen des Fehlersimulators Referenzwerte außerhalb des Bereiches eingestellte Temperatur außerhalb des Bereiches

Wassertemperatur hoch Wassertemperatur niedrig

zu lange bis zum Erhitzen

Leistungs-Wasser-Verhältnis Systemfehler

BOEHMERT & BOEHMERT

Übermitteln

Folgendes über ein RS 232 Standardinterface übermitteln:

- Wasserverbrauch

- Temperatur

- Eingestellte Temperatur

- Drahttemperatur

- mittlere Leistung

- Statusfehleranzeige

- Alarm-/Error-Status

Feststellen von Funktions-Inputs

Abschalten

Schaltet Alarmsignal 60 see. lang ab, wenn kein neues Alarmsignal auftritt.

Beginnt mit der Wiederherstellung ausgehend von den beschriebenen Bedingungen.

Sorgt für Zugang zu Spezialfunktionen.

Automatische Rückkehr zu normaler Funktion, wenn keine | manuelle Rückkehr. ;

Es ist wünschenswert, daß die Gase aus dem Ventilator in ' der Leitung 5 eine vernünftigerweise niedrige Temperatur aufweisen - sagen wir 25°C. Wenn die Gase eine höhere Temperatur besitzen - sogar bis zu z.B. 37 C - ist eine Anfeuchtung möglich, indem die gewünschte Betriebstemperatur des Fühlers 44 auf eine höhere Temperatur von z.B. 39 C eingestellt wird, so daß durch die mikroporöse Wand des Schlauches 10 hindurch ein Wasserdampfdruckunterschied durch Aufheizen des Wassers im Schlauch 10 auf eine noch ! höhere Temperatur - sagen wir 45°C - erreicht werden kann, J wobei die Gase danach im Teilstück 41 wieder abgekühlt werden.

BOEHMERT & BOEHMERT

- 4-9"-2?

Bevor der Fühler 40 erreicht wird, haben sich die Gase auf für den Patienten akzeptable Temperaturen von etwa 37°C abgekühlt. Im Falle, daß die Abkühlung stärker gewesen ist, wird das Zusatzheizelement 42 aktiviert.

Es ist deutlich geworden, daß die hier beschriebene Konstruktion eine Anfeuchtvorrichtung zur Verfügung stellt, die einfach zusammenzubauen und zu verwenden ist und die keine besondere Materialkonstruktion oder -eigenschaften bei der Inbetriebnahme erforderlich macht. In dieser Hinsicht ermöglicht insbesondere die schnelle Auswechselbarkeit der "Installation", d.h. der Wasserversorgungsteile, daß die Vorrichtung sehr schnell zum Einsatz gebracht werden kann.

Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung, zumindest in der bevorzugten Ausführungsform, gegenüber bisher bekannten Anfeuchtern sind:

1. Wegen der Reduzierung des Volumens, durch welches die Gase hindurchströmen müssen,ist eine bessere Steuerung möglich.

2. Wegen einer Reduzierung des Volumens, durch das die Gase hindurchströmen müssen, werden vom Atemgerät (Ventilator) kommende Gase mit geringerer Zeitverzögerung zum Patienten weitergeleitet.

3. Wegen einer Reduzierung des Wasservolumens, das erhitzt werden muß und wegen der Nähe des erwärmten Wassers zum Patienten, ist eine schnellere und genauere Temperatursteuerung möglich.

4. Die Steuerung des Wasserdurchflusses ist im wesentlichen automatisch, selbst wenn der Bedarf des Patienten an Wasserdampf schwankt.

BOEHMERT & BOEHMERT

IS

5. Wegen der Kompaktheit desjenigen Teils der Vorrichtung, der sich nahe am Patienten befindet, kann der Fühler und der Schlauch 10 näher am Kopf des Patienten angebracht werden .

6. Wegen der Nähe des Anfeuchtungselements zum Patienten werden Wärme- und Wasserverluste und anschließende Kondensation im Zuführungssystem reduziert.

7. Das Wasserdurchflußsteuerventil hilft wesentlich dabei, zu verhindern, daß Wasser unter fehlerhaften Bedingungen zur Anfeuchtungsexnrxchtung gelangt, wodurch eine gefährliche Fehlfunktion verhindert werden kann.

8. Die Bewegung der Kugel im Ventil gegen eine Steigung ist vorteilhaft, weil sie die Kraft verringert, die nötig ist, um die Kugel zu bewegen und in der offenen Stellung zu halten. Die Kugel braucht nicht vollständig aus ihrem Ventilsitz herausgehoben zu werden.

9. Die Anzeige des Wasserverbrauchs erlaubt es, sich durch visuelle überprüfung über die Messung der Anfeuchtungsfunktion Gewißheit zu verschaffen.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

BOEHMERT & BOEHMERT

3 Mtl P 3¹Sl

BEZUGSZSICHSNLIoTS (LIST OF SSFSRSIiCS NUM2HAL3)

y. Wasservorratsbeutel	1
_o Tropfkainmer	?
^ Kerbe	'S
4 Gehäuse	^
E- Einatmungsleitung	5
£ Y-Verbindung	6
π Ausatmungsleitung	7
Q Abstandhalter	8
α kreisförmige öffnung	9
10 mikroporöser Schlauch	10
1ι Endungsblock	11
12 Gehäuse	12
13 Schraubbolzen	15
14 Streifen an den Enden des Schlauches 10	14
I5 Schlauch	15
15 Schlauch	16
17 fahrbarer Ständer	17
18 Klemmteil	18
ία Nieten	19
pn öffnung	20
21 Verbindungsdraht	21
22 Anschlüsse	22
2J gedruckte Verdrahtungsplatte	25
2A- Verbindungsstück	24-
oc Heizelement	25
pfi Kabel	26
27 Kammer	27
.?£■	28
2O	29
x,~, Infrarotsender	50

BOEHMERT & BOEHMEBT

3 ο

31 Infrarotempfänger	31
52 Gehäusewände	32
33 Kugelventil	33
34 Ventilsitz	34-
35 Elektromagnet	35
36 Wasserniveau	36
37 Luftraum	37
38 Enden des Bauteils 8	38
39 Biegungen des Bauteils 8	39
40 Lufttemperaturfühler	40
41 Kühlrohr	41
42 Zusatzheizelement	42
43 Einatmungsabschnitt der Y-Verbindung 6	4-3
44 zusätzlicher Lufttemperaturfühler	44
4-5	4-5
46	46
47	4-7
48	48
49	49
c-Q Netzgerät	50
c^] eingestellte Temperatursteuerung	51
CJ2 Analog-Digital-Umsetzer	52
ei Input-Interface	53
C4. Schalter	54
cc Schalter	55
15g 8085-Mikroprozessor	56
er? Speicher	57
^5 wechselseitige Überwachungsschaltung	53
cq Daten-Interface
5^ 8085-Mikrokontroller	60
ς-] Wasserverbrauchsanzeige	61
52 Lufttemperaturanzeige	62
53 Hauptheiz-Triac	63
54. Stromfühler	64
55 Alarmeinrichtung	65

BOEHMERT & BOEHMERT

66 Spannungsfuhler	66
67 Sicherheitseinheit	67
68 Sicherheits-Triac	68
69	69
70	70
71	71
72	72
73	73
74	74
75	75
76	76
77	77
78	78
79	79
80	80
81	81
82	82
85	83
84	84
85	85
86	86
87	87
88	88
89	89
90	90
91	91
92	92
9*	93
9^	94
95	95
96	96
97	97
98	98
99	99
100	100

Claims

BQEHMERT ^BOEHMERT..

FX 514

Ansprüche

1/ Verfahren zum Anfeuchten von Gasen, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Schritte umfaßt:

Zuführen von Wasser zu einem ersten Durchflußweg, indem das Wasser von einer Quelle mit im wesentlichen konstantem überdruck zum ersten Durchflußweg geleitet wird; Erwärmen des Wassers im ersten Durchflußweg; Leiten von Gasen durch einen zweiten Durchflußweg, wobei Wasserdampf veranlaßt wird, ohne wesentliche Mengen von flüssigem Wasser durch eine mikroporige Wand hindurchzutreten, die beiden Durchflußwegen gemeinsam ist und für Wasserdampf durchlässig, für flüssiges Wasser aber im wesentlichen undurchlässig ist, wobei der Wasserdampf durch die mikroporige Wand hindurchtritt, um von den vorbeiströmenden Gasen mitgerissen zu werden und dadurch die Gase für die Weiterleitung zu einem Verwendungsort anzufeuchten; überwachen der Temperatur der angefeuchteten Gase; Herbeiführen von Temperaturänderungen der angefeuchteten Gase durch Änderungen der Wärmezufuhr für das Wasser, um die Temperatur der angefeuchteten Gase innerhalb eines gewünschten Temperaturbereiches zu halten; Überwachen der Wasserdurchflußgeschwindigkeit zum ersten Durchflußweg; Vergleichen der gemessenen Durchflußgeschwindigkeit mit einer gewünschten Durchflußgeschwindigkeit; und Abschalten des Wasserdurchflusses und der Wärmezufuhr ^um Wasser, wenn die gemessenen Werte mehr als einen gewünschten Betrag von der gewünschten Wasserdurchflußgeschwindigkeit und/ oder der gewünschten Temperatur der angefeuchteten Gase und/ oder der gewünschten Stromzufuhr abweichen.

BOEHMERT & BOEHMERl
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Durchflußweg als innerer Schlauch innerhalb des zweiten Durchflußweges angeordnet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Erwärmen des Wassers im ersten Durchflußweg dadurch erreicht wird, daß ein elektrischer Strom einen Heizdraht durchfließt, der innerhalb des ersten Durchflußweges verläuft.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Änderungen im Widerstandswert des Heizdrahtes verwendet werden, um ein Signal abzugeben, das Temperaturänderungen des Wassers, das erhitzt wird, anzeigt.

5*s—ie Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen ersten DurchfLarßweg (10) ; eine Wasser zuführeinrichtung (1, 15, 2, 16) zunr^Zuführen von Wasser zum ersten Durchflußweg (10); einen^zweiten Durchflußweg (5), durch den Gase zu einer mikroperigen Wand geleitet werden, die beiden Durchflußwegen CS, 10) gemeinsam ist, wobei die mikroporige Wand für Wasserdampf durchlässig ist, für fipyW0TÄ4< flüssiges Wasser aber im wesentlichen undurchlässig; Einrichtung

9it ίο- (25) für die Wärmezufuhr/zum Wasser, um im ersten Durchflußweg (10) einen Dampfdruck zu erzeugen, der hinreicht, um den Durchtritt von Wasserdampf ohne gleichzeitigen Durchtritt von flüssigem Wasser durch die mikroporige Wand herbeizuführen; und eine Steuereinheit, die eine Temperaturüberwachungseinrichtimg (40, 44) zum überwachen der Temperatur der Gase nahe dem/Verwendungsort, eine Wasserdurchflußüberwachungseinheit

34-)—SH*

3 ""3ΒΎ7031
5. Vorrichtung zum Anfeuchten von Gasen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen ersten Durchflußweg (10); eine Wasserzuführeinrichtung (1, 15, 2, 16) zum Zuführen von Wasser zum ersten Durchflußweg (10); einen zweiten Durchflußweg (5) , durch den Gase zu einer mikroporigen Wand geleitet werden, die beiden Durchflußwegen (5, 10) gemeinsam ist, wobei die mikroporige Wand für Wasserdampf durchlässig ist, für flüssiges Wasser aber im wesentlichen undurchlässig; Einrichtung (25) für die Wärmezufuhr zum Wasser, um im ersten Durchflußweg (10) einen Dampfdruck zu erzeugen, der hinreicht, um den Durchtritt von Wasserdampf ohne gleichzeitigen Durchtritt von flüssigem Wasser durch die mikroporige Wand herbeizuführen; und eine Steuereinheit, die eine Temperaturüberwachungseinrichtung (40, 44) zum Überwachen der Temperatur der Gase nahe dem Verwendungsort, eine Wasserdurchflußüberwachungseinheit (3O, 31) zum Überwachen der Wasserdurchflußgeschwindigkeit zum ersten Durchflußweg, eine Einrichtung zum Vergleichen der gemessenen Wasserdurchflußgeschwindigkeit mit einer gewünschten Wasserdurchflußgeschwindigkeit und Einrichtungen.·, aufweist, die den Wasserdurchfluß und die Wärmezufuhr zum Wasser abstellen, wenn die gemessenen Werte mehr als einen gewünschten Betrag von der Wasserdurchflußgeschwindigkeit und/ oder gewünschten Temperatur der angefeuchteten Gase und/oder der gewünschten Stromzufuhr abweichen; wobei der Aufbau und die Anordnung der Vorrichtung derart ist, daß Wasserdampf ohne wesentliche Mengen von flüssigem Wasser durch die Wände des ersten Durchflußweges (10) hindurch an Gase abgegeben wird, die durch den zweiten Durchflußweg (5) über die Oberfläche der mikroporigen Wand geleitet werden, und von diesen mitgerissen wird.

BOEHMERT & BOEHMERT

ou) \ gemessenen Wasserdurchflußgeschwindigkeit mit einenge- ι

wünschten Wasserdurchflußgeschwindigkeit undEinrichtungen aufweist, die den Wasserdurchfluß und die^Wärmezufuhr zum ι Wasser auf die gewünschte Wasserdurphilußgeschwindigkeit und die gewünschte Temperatur der Gase einstellt, wenn sie von diesem um mehr als eineii gewünschten Betrag abweichen; Λ< Qfijfif ^w°t^|ei äer Aufbau und die Anordnung der Vorrichtung derart ist, daß Wasserdampf: ohne wesentliche Mengen von flüssigem Wasser durch die Wände des ersten Durchflußweges (10) hindurch an Göse abgegeben wird, die durch den zweiten Durch- j flußweßf (5) über die Oberfläche der mikroporigen Wand ge- ■

Ί#α*ο4^ΜΡ^*»η _χηηΓΐ ran- m±3id j
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

der erste Durchflußweg (10) als innerer Schlauch innerhalb j des zweiten Durchflußweges (5) verlegt ist. '
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß [ der erste Durchflußweg (10) innerhalb des zweiten Durchflußweges (5) als Schleife verlegt ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des zweiten Durchflußweges (5) ein Abstandhalter (8) vorgesehen ist, der so angeordnet ist, daß er den ersten Durchflußweg (10) derart abstützt, daß ein Abstand zwischen der mikroporösen Wand und der Wand des zweiten Durchflußweges

(5)eingehalten wird. ;
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß . der Abstandhalter (8) mindestens ein sich in Längsrichtung i erstreckendes sinusförmiges Bauteil mit Halterungen (9), die

BOEHMERT & BGEHMERT

auf zwei sich in Längsrichtung erstreckenden Geraden angeordnet sind, aufweist, wobei der erste Durchflußweg (10) so auf diesen Halterungen (9) angeordnet ist, daß der erste Durchflußweg (10) mit Abstand von den Wänden des zweiten Durchflußweges (5) abgestützt wird.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwei sich in Längsrichtung erstreckende sinusförmige Bauteile mit jeweils halbkreisförmigen Rillen vorgesehen sind, und daß diese Bauteile Verbindungsmittel (19) aufweisen, die sie miteinander verbinden, wobei die halbkreisförmigen Rillen so angeordnet sind, daß sie nach dem Zusammenbau öffnungen (9) ergeben, in denen der erste Durchflußweg (10) gehalten wird.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß beide Enden der Schleife des ersten Druchflußweges (10) in einem Endungsblock (11) befestigt sind, in dem wenigstens ein Ende der Schleife in zwei oder mehr Streifen (14) aufgespalten wird und diese Streifen mechanisch am Endungsblock (11) festgeklemmt werden.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Durchflußweg (10) eine elektrisches Heizelement (25) enthält, und daß eine Temperaturüberwachungseinrichtung (40, 44) vorgesehen ist, um die Elektrizitätszufuhr zum elektrischen Heizelement (25) so zu steuern, daß die Wärmemenge, die im ersten Durchflußweg (10) an das Wasser abgegeben wird, von der Temperaturüberwachungseinrichtung (40, 44) gesteuert wird.

BOEHMERT & BOEHMERT
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Heizelement (25) aus einem Material hergestellt ist, das bei einer niedrigen Temperatur schmilzt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Endungsblock (11) Anschlüsse (21) für das elektrische Heizelement (25) aufweist, die so ausgelegt sind, daß sie während des Betriebs kühler bleiben als der Hauptteil des Heizelements (25).
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum überwachen der Wassertemperatur im ersten Durchflußweg (10) vorgesehen ist und eine Einrichtung zum Messen der Änderung im Widerstandwert des Heizelements (25) aufweist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einstellen des Wasserdurchflusses ein Ventil aufweist, das einen Durchfluß, durch den das Wasser fließen kann, einen Ventilsitz (34) in diesem Durchfluß, ein Ventilteil (33), das relativ zum Ventilsitz

(34) angehoben werden kann und so angeordnet ist, daß es das Ventil unter statischen Bedingungen verschließt, wenn es im Ventilsitz (34) sitzt, wobei das Ventilteil (33) aus einem ferromagnetxschen Material besteht, und einen Elektromagneten

(35) umfaßt, der relativ zum Ventilteil (33) so angebracht ist, daß das Ventilteil (33) relativ zum Ventilsitz (34) bewegt wird, um das Fließen von Wasser durch den Durchfluß zu ermöglichen, wenn dem Elektromagneten (35) Energie zugeführt wird.

BOEHMERT & BOEHMERT
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (33, 34, 35) im unteren Teil einer Tropfkammer (2) angeordnet ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserzuführeinrichtung (1, 15, 2, 16) einschließlich des Ventils (33, 34, 35) herausnehmbar mit dem Rest der Vorrichtung verbunden ist, um einen schnellen Austausch zu ermöglichen.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserdurchflußüberwachungseinheit (30, 31) eine Einrichtung umfaßt, die die pro Zeiteinheit gebildete und durch einen Luftraum (37) im oberen Teil der Tropfkammer (2) hindurchfallende Anzahl von Tropfen zählt.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit einen Mikroprozessor (56) und einen Mikrokontroller (60) einschließt, und daß die Temperaturüberwachungseinrichtung zwei Temperaturfühler (40, 44) einschließt, wobei der eine Temperaturfühler Signale an den Mikroprozessor (56) und der andere Temperaturfühler Signale an den Mikrokontroller (60) sendet, wobei der Mikroprozessor (56) und der Mikrokontroller (60) in der Lage sind, auf ein geeignetes Empfangssignal hin, unabhängig voneinander die Energiezufuhr zum Heizelement (25) abzuschalten.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrokontroller (60) und der Mikroprozessor (56) gegenseitig überprüfen, daß der jeweils andere richtig funktioniert.

BOEHMERT & BOEHMERT
22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit Einrichtungen einschließt, die folgendes feststellen können: eine oder mehrere hohe oder tiefe Gastemperaturen, Versagen der Temperaturfühler, hohe oder niedrige Wasserdurchflußgeschwindigkeit, Versagen der Energiezufuhr zum Heizelement (25), Referenztemperatur oder eingestellte Temperatur außerhalb des gewünschten Bereichs, hohe oder niedrige Wassertemperaturen, verzögerte Erwärmzeiten, falsches Energie-Wasserzufuhr-Verhältnis und Systemfehler.