加热装置和制造的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及包括导电材料的电阻路径的类型的加热器，该电阻路径在所述路径的相反端部处的两个端子之间延伸，通过所述加热器可以跨过所述路径应用电压以产生加热效果。
[0002]本发明更尤其地但专有地涉及使用在呼吸回路中的加热器和加热元件。
【背景技术】
[0003]呼吸湿化器和雾化器遭受对于由装备产生的一些蒸气倾向于在将蒸气传送给病人的呼吸管回路中冷凝的问题。冷凝物在吸气性或呼气性呼吸分支中的存在是个问题，因为如果其传到病人则其呈现可能的危险。其还可为细菌的积聚提供场所，导致感染的风险。移除和处理任何聚集的冷凝物的需要也是个问题。已知的是该“凝雨”可通过加热管来减少，以便沿着其流动的气体不太可能冷凝。该加热通常通过在管内或管外延伸的电阻金属丝来获得。先前加热布置的实例在US6078730、US6167883和US8122882中描述。该丝加热元件的成本对于一次性组件是相对的高，并且难以给丝加热元件提供在不同位置处的不同加热特征，以便加热效果在需要的地方可得到最大化和功率需求得到最小化。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供替代的加热装置和制造的方法。
[0005]根据本发明的一个方面，提供上面指定类型的加热器，其特征在于，所述电阻路径由在具有电绝缘表面的衬底上的非金属材料的轨道提供。
[0006]所述端子可位于所述衬底的相同端部处。导电材料优选地包括碳，其可印制在所述衬底上。所述衬底可以是电绝缘塑料材料。所述加热器可构造成具有不同加热效果的不同区域。所述不同区域可由具有不同横截面或不同电阻率的轨道的区域提供。替代地，所述加热器可在所述不同区域中具有不同数量的轨道。
[0007]根据本发明的第二方面，提供一种制造加热元件的方法，包括步骤:提供具有电绝缘表面的平面衬底；在所述平面上沉积导电非金属材料的多个电阻轨道，每个轨道是以环的形式，其中每个环的封闭端部被定位成朝着所述衬底的一个边缘和每个环的两个开口端部被定位成朝着所述衬底的相反的边缘；在所述轨道沉积之前或之后提供导电端子，所述端子以与每个轨道的端部电接触延伸横穿每个轨道的开口端部；和随后切割在相邻轨道之间的所述衬底以形成多个分立的加热元件。
[0008]所述端子最初可以是以连续的母线的形式，从相同轨道的开口端部之间被移除的母线的材料被移除，以彼此电绝缘开口端部。所述衬底优选地是电绝缘塑料材料并且所述轨道包括碳。
[0009]根据本发明的第三方面，提供由根据本发明的上面第二方面所述的方法制成的加热元件。
[0010]根据本发明的第四方面，提供一种用于在制造多个加热元件中使用的板，其特征在于，所述板包括具有电绝缘表面和两个相反边缘的平面衬底，导电非金属材料的多个电阻轨道在所述表面上延伸，每个轨道是环，该环具有定位成邻近所述边缘中的一个的两个开口端部，每个环的所述封闭端部定位成邻近相反的边缘，和导电端子以与每个轨道的所述开口端部电接触平行于和邻近所述一个边缘延伸。
[0011 ] 所述衬底优选地是电绝缘材料并且所述轨道包括碳。
[0012]根据本发明的第五方面，提供由根据本发明的上面第四方面所述的板制成的加热元件。
[0013]根据本发明的第六方面，提供一种由根据本发明的上面第四方面所述的板制造多个加热元件的方法，其中所述端子是连续的母线，其特征在于，所述方法包括步骤:将不同轨道彼此分立，和在所述轨道彼此分立之前或之后将每个轨道的两个开口端部之间的母线中断。
[0014]根据本发明的第七方面，提供由根据本发明的上面第六方面所述的方法制成的加热元件。
[0015]根据本发明的第八方面，提供一种用于将呼吸气体传送给病人或从病人传送呼吸气体的呼吸管，包括根据本发明的上面一个方面所述的加热器或根据本发明的上面第三、第五或第七方面所述的加热元件。
【附图说明】
[0016]根据本发明的加热元件、包括加热元件的呼吸管和加热元件的制造方法现在将参考附图通过实例的方式来描述，其中:
图1是传统的现有技术的加热元件的平面图；
图2是本发明的加热元件的平面图；
图3和图4是替代的加热元件的平面图；
图5是可形成九个加热元件的板的平面图；和图6是包括加热元件的呼吸管的横截面侧视图。
【具体实施方式】
[0017]首先参考图1，示出传统的加热元件，其中电阻路径由绝缘的导电电阻丝I的长度提供，该电阻丝由诸如铜的金属制成并在相反的端部处连接到导电端子接头片2和3。丝I被形成环并且折回以形成并排延伸的四个区段4到7，以便改善到沿着其被嵌入在内的呼吸管流动的气体的传热。端子2和3位于元件的相同端部处，以便它们从管的一个端部可接进。在具有大约150cm长度的典型呼吸管中，可以看到加热元件将需要具有近似150X4=600cm的丝。铜的高成本使加热元件相对昂贵，尤其对于设计为在单次使用后被处理掉的组件。希望呼吸管在对减少凝雨有很大影响的区域能够提供最大的加热效果，以便对于给定的功率输入产生最佳效果。然而，难以沿着现有的加热元件变化加热效果以产生希望的加热效果。
[0018]图2示出根据本发明的以加热元件20的形式的加热装置的第一实例，其由沉积在平面衬底的电绝缘表面上的非金属导电轨道提供。更具体地，该元件采用印制在长方形的聚酯板22的表面上并形成环的碳轨道21的形式，其在板的一个端部处具有两个自由端部22和23，和在板的相反端部处具有封闭端部24。自由端部22和23与叠盖在轨道的端部22和23上的诸如铜的相应的金属端子垫25和26接触。轨道21不需要全部是碳而是可与其他材料混合以产生希望的电阻率。碳轨道21的横截面被选择以在自由端部之间提供希望的电阻，即，通过轨道的宽度和/或厚度的合适选择。通常，碳轨道的电阻率比铜丝的电阻率大，因此碳轨道比同样电阻的丝将具有更大的横截面。这意味被印制的碳轨道的表面面积将比等效铜丝的表面面积大，以便热消散将比同样长度的铜丝的热消散大。这样，碳轨道可比具有相同热消散的铜丝更短，从而避免以在图1中示出的先前金属丝的方式折回轨道的需要。因此，对于同样长度的呼吸管，与相对昂贵的铜或其他金属的折回的元件相比，根据本发明的加热元件仅仅需要一半长度的相对便宜的碳。
[0019]应该理解，电阻轨道需要被支撑在电绝缘的表面上。这可由绝缘衬底提供，如上面描述的，或该衬底可是导电的但是具有轨道被沉积在其上的一层绝缘材料。
[0020]如在图3中所示，根据本发明的加热装置还能够提供加热电路，通过在被沉积的轨道的特征中沿着其长度的适当变化具有多个不同的温度区域。在该布置中，碳轨道31具有在图2中所示的相同的形状，但是，替代沿着其长度具有相同的横截面的轨道，轨道的横截面和因此电阻率沿着加热元件30在不同的位置处是不同的。在图3中示出的轨道31沿着其长度具有三个不同的区域A、B和C。区域A和C从自由端部32和33沿着加热元件的大约三分之一的长度延伸，然而区域B在两个端部区域之间延伸，提供环的封闭端部。轨道31在区域A和C是相对宽的，即，具有较大的横截面，因而具有相对低的电阻率；区域B是较窄的，即，具有较小的横截面，因而其具有较大的电阻率。沿着区域A和C即朝向元件30的端子端部的每单元长度的加热效果将比沿着区域B即远离端子端部的加热效果更低。因而，该加热元件将在远离端子处比邻近端子处更热。
[0021]沿着加热元件的加热效果可以以其他方法变化。例如，替代使用相同的轨道材料和改变其横截面(宽度和/厚度)，将可以通过使用不同材料即通过沿着轨道将不同电阻率的非金属材料沉积在不同的区域处来改变加热效果。这些不同材料一个接一个