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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen tragbaren Behälter.
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Die zunehmenden Fälle von Organtransplantationen
und die steigende Verwendung von temperaturempfindlichen Arzneimitteln
bei der Behandlung von Erkrankungen sowohl bei Menschen als auch
Tieren hat zu dem Bedürfnis
nach einem zuverlässigen
tragbaren Behälter
für Organe
und Arzneimittel geführt.
Gegenwärtig
ist es üblich,
daß Organe und
Arzneimittel in Kästen
transportiert werden, die in Eis eingepackt sind. Dies ist aus einer
Reihe von Gründen
unbefriedigend.
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Erstens bedeutet die Verwendung von
Eis, daß die
höchste
Temperatur, bei der die Organe oder Arzneimittel gehalten werden
können,
beim Gefrierpunkt oder bei 0°C
liegt. Bei dieser Temperatur beginnen Eiskristalle sich auszubilden,
und das Wachstum dieser Eiskristalle kann die Zellen eines Organs,
das für
eine Transplantation transportiert wird, schädigen, wenn keine Maßnahmen
ergriffen werden, dies zu verhindern. Ferner kann eine Temperatur
von 0°C nicht
die Optimaltemperatur sein, bei der Arzneimittel gehalten werden
sollen.
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Zweitens schmilzt das Eis mit der
Zeit und somit ist die Temperatur, bei der die Arzneimittel und/oder
Organe gehalten werden, nicht stabil. Es kann nötig werden, während des
Transports das Eis zu erneuern.
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Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden,
ist es erwünscht,
einen Behälter
mit einer Einrichtung zum Steuern seiner Temperatur zur Verfügung zu stellen,
beispielsweise mit Hilfe einer mit dem Peltier-Effekt arbeitenden
Vorrichtung, die den Inhalt erwärmen
oder kühlen
kann, und mit einer Steuereinheit. Ein derartiger Behälter ist
in der US-A-5217064 beschrieben.
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Eine weitere Verwendung medizinischer
Behälter
liegt im Transport von Proben eines infektiösen oder kontaminierten Materials.
Zum Beispiel kann es nötig
sein, ein solches Material zu einem Labor für Analysenzwecke zu bringen.
Es ist häufig
notwendig, solche Proben auf vorgegebenen Temperaturen zu halten,
um sicherzustellen, daß Bakterien
in den Proben noch am Leben sind, wenn sie das Labor erreichen,
und dann gezüchtet
und identifiziert werden können.
Jedoch ist klar, daß ein
Transport solcher Proben zahlreiche Probleme mit sich bringt. Insbesondere
ist es nach einem solchen Transport erforderlich, den Behälter in
geeigneter Weise zu sterilisieren, um eine wechselseitige Verunreinigung
zu vermeiden. Dies kann durch Waschen oder Behandeln im Autoklaven
geschehen. Jedoch ist selbstverständlich, daß diese Methoden nicht in idealer
weise zum Reinigen einer Peltier-Vorrichtung geeignet sind.
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Erfindungsgemäß wird ein tragbarer Behälter zur
Verfügung
gestellt, wie er im Anspruch 1 definiert ist.
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Die Heiz- und/oder Kühleinrichtung
kann entweder nur eine Heizvorrichtung oder nur eine Kühlvorrichtung
aufweisen. Es ist jedoch bevorzugt, daß sowohl eine Heizvorrichtung
als auch eine Kühlvorrichtung
vorliegen.
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Die Steuerung der Temperatur der
Luft in dem Luftspalt um das Innengefäß herum ermöglicht ein Steuern der Temperatur
des Inhalts, wobei es noch möglich
ist, das Innengefäß zu entnehmen.
Ein Entfernen des Innengefäßes ist
nützlich,
beispielsweise damit es gewaschen oder in einem Autoklaven behandelt
werden kann. Ferner kann das Innengefäß nach dem Entfernen in einen
Kühlschrank
gestellt werden. Es kann so auf die gewünschte Temperatur abgekühlt werden,
bevor es in den Hauptbehälter eingesetzt
wird, der dann geschlossen und zum Steuern der Temperatur des Inhalts
des Innengefäßes in Betrieb
gesetzt werden kann. Dies vermindert die durch den tragbaren Behälter verbrauchte
Energie, da es nur nötig
ist, den Inhalt kalt zu halten, verglichen mit dem Fall, in dem
beide von Anfang an herabgekühlt
werden müssen.
Wenn beispielsweise der Behälter
von einer Batterie mit Energie versorgt wird, kann die Zeitdauer,
während
der der Behälter
seinen Inhalt kühl
halten kann, und damit die Länge
der überbrückbaren
Transportstrecke gesteigert werden.
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Der tragbare Behälter kann zum Tragen von Arzneimitteln,
Gewebeproben, Organen für
die Transplantation oder tatsächlich
irgendein anderes Material, das bei einer vorgegebenen Temperatur transportiert
werden muß,
verwendet werden.
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Der Behälter hat normalerweise ein
Außengehäuse und
einen Luftspalt zwischen dem Außengehäuse und
dem Innengefäß. Das Außengehäuse kann
einen Basisteil und einen Deckelteil aufweisen.
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Vorzugsweise ist ein Gebläse vorgesehen, um
die Luftzirkulation in dem Luftspalt zu unterstützen. Zweckmäßigerweise
ist es in der Nähe
der Peltier-Vorrichtung untergebracht, und beide sind beispielsweise
in einem Deckelabschnitt des Behälters angeordnet.
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Vorzugsweise ist der Behälter mit
Vorsprüngen
versehen, die sich von dem Außengehäuse des Behälters aus
erstrecken, um das Innengefäß zu tragen.
Es kann dann Luft zwischen den Vorsprüngen um das Innengefäß herum
zirkulieren. Ferner helfen die Vorsprünge, das Innengefäß sicher
in dem Hauptbehälter
anzuordnen.
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Vorzugsweise wird eine Steuereinheit
des Behälters
angebracht, um eine gewünschte
Temperatur für
den Behälterinhalt
zu speichern, um ein Signal von einem in dem Behälter untergebrachten Temperaturfühler aufzunehmen
und um ein Signal zum Steuern der mit dem Peltier-Effekt arbeitenden
Vorrichtung zu erzeugen. Aufgrund eines Vergleichs des erfaßten Temperatursignals
mit der gewünschten Temperatur
entscheidet die Steuereinheit, ob die Peltier-Vorrichtung arbeiten
soll und in welcher Richtung (Erwärmen oder Abkühlen des
Behälterinneren)
dies geschehen muß.
Der Temperaturfühler
ist vorzugsweise für
ein Erfassen der Temperatur in dem Luftspalt angeordnet. Es können mehr
als ein Fühler vorgesehen
sein, z. B. einer über
und einer unter dem Innengefäß.
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Die Temperatur, auf welcher der Behälterinhalt
gehalten werden soll, kann in der Steuereinheit dauerhaft eingestellt
werden. Da jedoch der Behälter für verschiedene
Materialien benutzt werden kann, ist es bevorzugt, daß die Temperatur,
auf welcher der Behälterinhalt
gehalten werden soll, in die Steuereinheit eingegeben wird.
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Diese Information kann in jeder geeigneten Weise
eingegeben werden. Bei einer bevorzugten Version ist an dem Behälter ein
Tastaturfeld zur Eingabe der gewünschten
Temperatur angebracht. Jedoch kann das Tastaturfeld einer Beschädigung unterliegen,
weshalb alternativ oder zusätzlich
der Behälter
einen elektromagnetischen Empfänger
oder einen Ultraschallempfänger
aufweisen kann und die Temperatur unter Benutzung eines externen
Senders eingestellt wird. Bei einer weiteren Version kann der Behälter an
einen Computer anschließbar
sein, entweder direkt oder über
ein Modem, und die Temperatur kann auf diese Weise eingestellt werden.
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Es kann wichtig sein, daß die einmal
eingestellte gewünschte
Temperatur ohne Authorisierung nicht geändert wird. Somit ist es bevorzugt,
daß die Steuereinheit
eine Einrichtung aufweist, die dazu dient, den Status eines Benutzers
festzustellen, bevor die Temperatur, bei welcher der Behälterinhalt
gehalten werden soll, eingestellt wird. Wenn ein Tastenfeld benutzt
wird, kann es nötig
sein, einen Code (z. B. eine PIN) einzugeben, bevor die eingestellte
Temperatur geändert
werden kann. Codes können
auch verwendet werden, wenn ein Strahlungs- oder Computersystem
angewandt wird, um die Information einzugeben. Auch kann ein Kartensystem,
z. B. mit Durchziehkarten, oder ein System, bei dem ein Schlüssel in
ein Schloß eingesetzt
werden muß,
bevor die eingestellte Temperatur verändert werden kann, benutzt
werden.
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Es ist im Allgemeinen auch erwünscht, die Temperaturhistorie
des Behälterinhalts
zu kennen. Bei früheren
Behältern
gibt es keine Garantie dafür, daß die Organe
oder Arzneimittel während
des Transports durch Einwirkung ungeeigneter Temperaturen nicht
Schaden genommen haben, da es keine Aufzeichnung der Temperaturen
gibt, denen diese Gegenstände
ausgesetzt waren. Somit ist es bevorzugt, daß die Steuereinheit auch ein
Temperaturaufzeichnungssystem beinhaltet, das eine Einrichtung zum Überprüfen der
Temperaturhistorie des Behälters
aufweist.
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Vorzugsweise wird ein tragbarer Behälter zur Verfügung gestellt,
der eine Steuereinheit aufweist, die mit einem Temperaturaufzeichnungssystem
versehen ist, das die Möglichkeit
bietet, die Temperaturhistorie des Behälterinhalts zu überprüfen.
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Das Temperaturaufzeichnungssystem
kann in einer Anzahl von Formen vorliegen. Beispielsweise kann eine
Vorrichtung ähnlich
einem Fahrtenschreiber verwendet werden, um die Temperatur in gegebenen
Zeitabständen
festzuhalten und auf einem Aufzeichnungsblatt eine Markierung anzubringen.
Die Markierungen können
(wie bei einem Fahrtenschreiber) eine Interpretation benötigen, um
verstanden zu werden. Jedoch hält
bei einer bevorzugten Version das Temperaturaufzeichnungssystem
die Temperatur in Zeitabständen
fest und druckt die festgehaltenen Temperaturen aus. Es ist dann
nur nötig, den
Ausdruck zu überprüfen, um
zu sehen, ob die eingestellte Temperatur eingehalten worden ist.
Alternativ kann das Temperaturaufzeichnungssystem mit einem Speicher
versehen sein, der die Daten bezüglich
der Temperaturhistorie speichert. Die Information in diesem Speicher
kann durch geeignete Mittel, z. B. mit Hilfe eines Computers unter
Einsatz eines Modems, gegebenenfalls durch eine Fernverbindung,
zugänglich
sein und angezeigt werden. Bei einer Alternative kann der Computer
derart programmiert sein, daß er
die Daten selbst überprüft und eine einfache
Ausgabe "sicher/unsicher" liefert. Welche Methode
auch gewählt
wird, die Temperaturhistorie des Inhalts kann überprüft werden, wenn der Behälter seinen
Bestimmungsort erreicht hat, und das Gefäß kann so unmittelbar überprüft werden,
ob der Inhalt durch Einwirkung ungeeigneter Temperaturen während des
Transports geschädigt
worden ist. Der Behälterinhalt
ist so unmittelbar überprüfbar.
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Obwohl es nützlich ist, zu wissen, daß das transportierte
Material als Folge der Einwirkung ungeeigneter Temperaturen verdorben
ist, wäre
es natürlich
für das
Material besser, überhaupt
nicht zu verderben, um zu vermeiden, daß es weggeworfen wird. Dies
ist besonders wichtig im Fall von Organen für eine Transplantation. Somit
erzeugt bei einer bevorzugten Ausführungsform die Kontrolleinheit
ein Alarmsignal, wenn die Temperatur in dem Behälter zu weit von der eingestellten
Temperatur abweicht. Die Bedeutung des Ausdrucks "zu weit" hängt natürlich von
dem transportierten Material ab, entspricht aber normalerweise 3°C. Dieses
Alarmsignal kann in Form eines Lichts an dem Behälter oder in Form eines hörbaren Signals
auftreten, wodurch eine mit dem Behälter reisende Person gewarnt
wird, daß etwas
nicht in Ordnung ist.
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Alarmsignale können auch erzeugt werden, wenn
festgestellt wird, daß die
Verschlüsse,
welche den Behälter
geschlossen halten sollen, geöffnet sind,
da dies anzeigen kann, daß an
dem Behälter und
möglicherweise
an dessen Inhalt manipuliert worden ist.
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Der Behälter kann in irgendeiner geeigneten Weise
mit Energie versorgt werden. Da jedoch der Behälter transportierbar sein soll,
wird die Energie für die
Peltier-Vorrichtung, die Steuereinheiten und die Gebläsemotoren
vorzugsweise aus einer Batterie, insbesondere aus einer wiederaufladbaren
Batterie, bezogen. Es ist bevorzugt, daß auch eine Sicherungsenergiequelle
in Form einer zweiten Batterie vorgesehen ist, so daß selbst
bei einer Erschöpfung der
Hauptbatterie der Behälter
noch die Temperatur seines Inhalts steuern kann. Ein Alarmsignal
kann bei einem Fehler der Hauptbatterie erzeugt werden. Ferner kann
ein anderes Alarmsignal erzeugt werden, wenn die Kapazität der Sicherungsbatterie
unter einen vorgegebenen Anteil fällt.
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Weiterhin ist es bevorzugt, daß der Behälter genügend robust
ist, um Stößen und
einer einer Stoßbelastung
zu widerstehen. Es ist unvermeidlich, daß Unfälle geschehen und die Behälter aus
gewissen Höhen
fallengelassen werden, angestoßen
werden usw. Jedoch sind die Peltier-Vorrichtungen relativ zerbrechlich
und müssen
vor schweren Stößen geschützt werden.
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Somit ist es bevorzugt, daß die Peltier-Vorrichtung
in einem Block aus elastomerem Material untergebracht ist. Das Vorsehen
dieses elastomeren Elements hilft mit, die Verzögerungen, denen die Peltier-Vorrichtung
unterliegt, zu vermindern und somit die darauf einwirkenden Schockbelastungen
herabzusetzen.
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Es ist ferner bevorzugt, daß die Peltier-Vorrichtung
mit einem inneren Wärmeableiter,
der dem Inneren des Behälters
zugewandt ist, und mit einem äußeren Wärmeableiter,
der dem Äußeren des
Behälters
zugewandt ist, verbunden ist. Die Wärmeableiter sind mittels einer
Klemmeinrichtung aneinander befestigt, und zwar durch eine Klemmeinrichtung,
die durch die Wärmeableiter
und das elastomere Element hindurchgeführt ist. Die Peltier-Vorrichtung, die Wärmeableiter
und das elastomere Element bilden dann eine einzige Einheit, und
die Wärmeableiter
und die Peltier-Vorrichtung unterliegen den gleichen Verzögerungen.
Es ist erwünscht,
daß die
Wärmeableiter
in engem thermischen Kontakt mit der Peltier-Vorrichtung bleiben,
um sicherzustellen, daß diese
in geeigneter Weise funktioniert. Dieses Merkmal vermindert das
Risiko, daß sie
auseinandergerüttelt
werden.
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Die Klemmeinrichtung kann irgendeine
geeignete Form annehmen. Wenn jedoch von dem inneren zum äußeren Wärmeableiter
ein Leitungsweg besteht, unterliegen die Isoliereigenschaften des
Behälters
einem Kompromiß und
tatsächlich
auch der Nutzeffekt der Peltier-Vorrichtung. Somit ist es bevorzugt,
daß die
Klemmeinrichtung aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist. Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
besteht die Klemmeinrichtung aus Nylon-Schrauben.
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Natürlich ist es erwünscht, daß dann,
wenn der Behälter
den Inhalt auf einer gegebenen Temperatur halten soll, er ein thermisch
isoliertes äußeres Gehäuse aufweist,
um zu verhindern, daß Schwankungen
der Außentemperatur
die Temperatur des Inhalts beeinträchtigen.
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Es ist eine Anzahl von Wegen zum
Konstruieren von thermisch isolierenden Behältern bekannt. Beispielsweise
ist ein Dewar-Gefäß mit einer
doppelwandigen Konstruktion versehen. Der Raum zwischen den Wänden ist
evakuiert, um ein Vakuum auszubilden, und die Seiten der dem Vakuum
zugewandten Wände
sind versilbert. Es ist auch bekannt, thermisch isolierendes Material,
wie geschäumte
Polymermaterialien, z. B. Polyurethan, in den Behälterwänden zu
benutzen, um die Wärmeleitung
durch die Wände
herabzusetzen.
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Es ist bekannt, für die thermische Isolierung Vakuumplatten
zu verwenden. Diese Platten weisen eine Schicht aus einem thermisch
isolierenden Material auf, das in einer evakuierten flexiblen Abdeckung eingeschlossen
ist, die eine Aluminiumschicht aufweist. Wenn solche Platten zum
Isolieren von Behältern
verwendet werden, werden sie normalerweise in den Hohlwänden des
Behälters
untergebracht, um den Durchtritt von Wärme durch die Wände mittels Wärmeleitung
zu vermindern. Jedoch erlaubt die Anwesenheit von Luft in den Hohlwänden noch
einen Wärmetransport
durch Konvektion.
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Vorzugsweise ist der Behälter mit
einem äußeren Gehäuse in Form
einer Innenwand und einer Außenwand
mit einem dazwischenliegenden Raum ausgerüstet, wobei dieser Raum mindestens
teilweise evakuiert und von einem festen, thermisch isolierenden
Material ausgefüllt
ist.
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Die Innen- und die Außenwand
bilden so den Raum, der mindestens teilweise evakuiert und von dem
isolierenden Material ausgefüllt
ist, zusätzlich
zu ihrer anderen Funktion als Behälterwände.
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Die Anwesenheit des thermisch isolierenden Materials
reduziert die Wärmemenge,
welche mittels Wärmeleitung
durch die Behälterwände hindurchgeführt wird.
Ferner wird durch die mindestens teilweise Evakuierung des Raums
zwischen der Innen- und der
Außenwand
ein Wärmeübergang
durch Konvektion vermindert. Natürlich
wird umso weniger Wärme durch
Konvektion übertragen,
je größer der
Evakuierungsgrad ist.
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Ein solcher Behälter kann einen Inhalt aufnehmen,
der entnehmbar und gegenüber
der Umgebung thermisch isoliert ist. Deshalb weist er normalerweise
einen Hauptkörper
und einen Deckel auf.
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Das isolierende Material kann in
Form eines Pulvers vorliegen. Jedoch ist es dann notwendig, daß die Innen-
und die Außenwand
relativ steif und fest sind. Dementsprechend ist es bevorzugt, daß das Isoliermaterial
steif ist. Das Isoliermaterial trägt dann zur strukturellen Einheitlichkeit
des Behälters
als Ganzes bei. Ein geeignetes isolierendes Material ist verdichtetes
mikroporöses
Siliciumdioxid.
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Wenn ein steifes isolierendes Material
verwendet wird, ist es normalerweise derart geformt, daß es den
Raum zwischen der Innen- und der Außenwand ausfüllt, z.
B. durch Formen oder maschinelle Behandlung zur Bildung der gewünschten
Gestalt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform
behindert das isolierende Material den Durchgang von Infrarotstrahlung.
Dies kann durch Absorbieren, Reflektieren oder Streuen der Infrarotstrahlung
erfolgen und vermindert die Wärmemenge,
die durch die Wände
des Behälters
auf Grund von Strahlung hindurchtritt.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist die Außenwand
metallisiert. Die metallisierte Schicht schwächt eine hindurchgehende Strahlung
ab. Auch dies hilft mit, die durch die Wände des Behälters mittels Strahlung hindurchgehende Wärmemenge
herabzusetzen. Durch Einsatz einer metallisierten Außenwand
mit einem isolierenden Material, das Infrarotstrahlung absorbiert,
kann die Menge der übertragenen
Wärme auf
ein sehr niedriges Niveau herabgesetzt werden.
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Vorzugsweise ist es die Innenoberfläche der Außenwand,
die metallisiert ist. Dies schützt
die metallisierte Schicht vor Abrieb usw., dem sie unterworfen wäre, wenn
sie sich an der Außenoberfläche der Außenwand
befände.
Somit wird ihre Lebensdauer verlängert.
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Als Alternative zu einer metallisierten
Schicht oder zusätzlich
zu dieser kann die Außenwand
eine Schicht in Form einer Metallfolie aufweisen. Die Außenwand
kann als Laminat ausgebildet sein, das die Metallfolie enthält.
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Es ist weiterhin bevorzugt, daß die Innenwand
des Behälters
metallisiert ist. Wenn es erwünscht
ist, den Inhalt des Behälters über der
Umgebungstemperatur zu halten, ist es wichtig, Wärmeverluste des Inhalts zu
reduzieren. Das Metallisieren der Innenwand verringert die Menge
an Infrarotstrahlung, die durch die Innenwand hindurchtritt.
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Alternativ oder zusätzlich kann
die Innenwand eine Schicht aus einer Metallfolie aufweisen und kann
als Laminat ausgebildet sein, das eine Schicht aus einer Metallfolie
beinhaltet.
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Das Metallisieren oder die Schicht
der Metallfolie der Innen- oder
der Außenwand
kann mit Mitteln zum Herstellen einer elektrischen Verbindung verwirklicht
sein, um eine elektrostatische Abschirmung zu erreichen. Dies kann
dann dazu dienen, irgendeine elektrische Einrichtung innerhalb des
Behälters
gegenüber
einer elektrischen Störung
abzuschirmen. Es wird auch ins Auge gefaßt, daß der isolierte Behälter ein
elektrisches Kühl-
und/oder Heizelement aufweist, und das Schalten dieses Elements könnte eine
Störung
verursachen, wenn es nicht abgeschirmt ist.
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Der Raum zwischen der Innen- und
der Außenwand
kann mindestens teilweise evakuiert und dann dauerhaft verschlossen
werden. Da jedoch jedes Material, das zur Ausbildung der Innen-
und der Außenwand
benutzt wird, bis zu einem gewissen Grad durchlässig ist, ist es bevorzugt,
daß ein
gewisses Mittel zum Wiederherstellen des Vakuums vorgesehen ist.
Dementsprechend ist bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ein Durchgang vorgesehen, um eine Verbindung des Raums zwischen
der Innen- und der Außenwand
mit einem Bereich außerhalb
dieses Raums herzustellen. Der Durchgang kann ermöglichen,
daß der
Raum zwischen der Innen- und der Außenwand mit einem Druckmeßgerät, einer
Vakuumpumpe oder dergleichen verbunden wird. Das Vakuum in dem Raum
zwischen der Innen- und der Außenwand
kann dann mit Hilfe des Druckmeßgeräts überprüft werden.
Wenn das Vakuum zu sehr abgesunken ist als Ergebnis eines übermäßigen Gasdurchlasses
durch die Innen- und die Außenwand,
kann es unter Einsatz der Vakuumpumpe wiederhergestellt werden.
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Natürlich muß ein Mittel vorgesehen sein,
um sicherzustellen, daß an
dem Durchgang keine Undichtigkeit vorliegt. Dies kann durch Anbringen
eines Stopfens in dem Durchgang erreicht werden. Jedoch ist es bevorzugt,
daß der
Durchgang mit einem Ventil versehen ist, das normalerweise geschlossen
ist. Das Ventil kann dann geöffnet
werden, wenn ein Druckmeßgerät, eine
Vakuumpumpe oder dergleichen angeschlossen worden ist.
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Der Durchgang kann an irgendeiner
günstigen
Stelle an der Innen- oder der Außenwand oder z. B. an einer
Endwand angebracht werden, welche die Innenwand mit der Außenwand
verbindet. Wenn sich jedoch der Durchgang in der Außenwand
befindet, besteht das Risiko, daß ein Stoß oder ähnliches den Durchgang öffnet, z.
B. durch Beschädigen
eines an der Außenwand
befindlichen Ventils. Es wäre
möglich,
ein Ventil in der Außenwand
zurückzusetzen,
um das Risiko einer Beschädigung
durch Stoß zu
vermindern. Jedoch ist es bevorzugt, daß die Innenwand mit dem Durchgang
versehen ist, um das Risiko, ihn durch einen Stoß zu beschädigen, im wesentlichen zu beseitigen.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
werden nun rein beispielhaft beschrieben, wobei auf die beigefügten Zeichnungen
Bezug genommen wird, worin
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1 eine
perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform des Behälters in
geschlossenem Zustand ist;
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2 eine
schematische Teilquerschnittsansicht ist, welche den Aufbau einer
Wand der ersten Ausführungsform
des Behälters
zeigt;
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3 eine
schematische Teilquerschnittsansicht ist, die eine Variante des
Wandaufbaus der ersten Ausführungsform
des Behälters
zeigt;
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4 eine
Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform des Behälters zeigt;
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5 eine
Teilquerschnittsansicht eines Deckels einer dritten Ausführungsform
des Behälters ist;
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6 eine
Draufsicht eines Teils des Deckels der dritten Ausführungsform
des Behälters
ist; und
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7 eine
perspektivische Ansicht des gleichen Teils des Deckels der dritten
Ausführungsform des
Behälters
ist.
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Ein Behälter gemäß dem ersten bevorzugten Aspekt
der Erfindung ist mit der Bezugszahl 10 in 1 bezeichnet. Der Behälter weist einen Basisteil 12,
in dem der Inhalt untergebracht ist, und einen Deckel 14 auf.
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Der Basisteil und der Deckel bilden
zusammen ein äußeres Gehäuse. Der
Deckel 14 ist mittels eines Gelenks, Klammern oder dergleichen
an der Basis 12 befestigt, und der Behälter wird durch Riegel 76 geschlossen
gehalten. Der Behälter
soll seinen Inhalt gegenüber
der Außenseite
thermisch isolieren, beispielsweise um den Behälter kühler als die Außenseite
zu halten.
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Die Wände des Behälters haben einen sandwichartigen
Aufbau, wie am besten in 2 gezeigt wird.
Sie beinhalten eine Außenwand 20,
welche die Außenoberfläche des
Behälters
bilden, eine Mittelschicht 30 und eine Innenwand 40.
Die Mittelschicht füllt
den Raum zwischen der Innen- und der Außenwand aus.
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Die Außenwand erfüllt eine Reihe von Funktionen.
Sie ist im wesentlichen gas- und flüssigkeitsundurchlässig. Für das die
Außenwand
bildende Material ist es auch wichtig, daß es fest und insbesondere
durchstoßfest
ist. Damit die Außenwand
diese verschiedenen Kriterien erfüllt, wird ein harzgebundenes
laminiertes Material eingesetzt. Das Laminat kann Schichten aus
Kevlar (Marke) oder aus glas- oder kohlefaserverstärktem Kunststoffmaterial beinhalten,
um die nötige
Festigkeit zu verleihen. Solche Materialien sind sehr fest bezüglich Zug,
Druck und Scherung. Sie bieten auch eine gute Widerstandfestigkeit
gegen Stoßbelastungen.
Dies ist wichtig bei der Unterstützung
des Vermeidens einer Beschädigung
des Behälters,
wenn er fallengelassen wird.
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Die Innenoberfläche 22 der Außenwand 20 ist
metallisiert. Dies kann durch Sprühen, Spritzen oder Vakuumabscheidung
von Stahl oder Aluminium erfolgen. Die metallisierte Schicht reflektiert
den grössten
Teil der darauf auftreffenden Strahlung und schwächt die durch die Außenwand 20 hindurchtretende
Strahlung. Wenn die metallisierte Schicht auf die Außenoberfläche 24 der
Außenwand 20 und
nicht auf die Innenoberfläche 22 aufgebracht
wäre, würde man
sie dem Verkratzen, dem Abrieb und dergleichen aussetzen. Alle Unterbrechungen
in der metallisierten Schicht erlauben es der Strahlung, unbeeinträchtigt durch
sie hindurchzutreten, was zweifellos unerwünscht ist. Aus diesem Grund
wird die metallisierte Schicht auf die Innenoberfläche 22 der
Außenwand 20 aufgebracht.
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Alternativ oder zusätzlich kann
das laminierte Material eine oder mehrere Schichten aus einer Metallfolie
aufweisen. Diese dienen nicht nur zum Reflektieren und Dämpfen der
Strahlung, sondern vermindern auch die Gesamtdurchlässigkeit
der Außenschicht
gegenüber
Gasen.
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Es können eine oder mehrere metallisierte oder
durch eine Metallfolie ausgebildete Schichten vorgesehen sein, und
zwar mit Mitteln zum Herstellen einer elektrischen Verbindung, um
eine elektrostatische Abschirmung zu erreichen. Diese Abschirmung funktioniert
wie ein Faraday-Käfig
und siebt jede Störung
aus, die sonst durch eine elektrische Einrichtung, wie Heizungen,
Kühlungen
oder thermostatische Steuerungen innerhalb des Behälters verursacht
werden können.
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Die Mittelschicht 30 beinhaltet
ein poröses expandiertes
Siliciumdioxidmaterial, das im wesentlichen die gesamte seitliche
Breite zwischen der Innen- und der Außenwand (d. h. in der Querrichtung zu
den Ebenen der Wände)
ausfüllt.
Das Material hat eine sehr niedrige Wärmeleitfähigkeit und dient als Wärmeisolator
für den
Behälter.
Ein solches Material ist unter der Bezeichnung "Microtherm" von Micropore International Limited,
Droitwich, England, erhältlich.
Zusätzlich
zu seinen Eigenschaften der thermischen Isolierung ist das Material
steif und trägt
zur Festigkeit und strukturellen Einheitlichkeit des Behälters bei.
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Das expandierte Siliciumdioxidmaterial
kann auch behandelt werden, um seine Durchlässigkeit gegenüber Infrarotstrahlung
weiter zu reduzieren. Es kann Metallplättchen enthalten, um Infrarotstrahlung zu
reflektieren, Halbleiter, wie Ruß oder Metalloxide, zum Absorbieren
von Infrarotstrahlung aufweisen und/oder Transmitter mit einem hohen
Brechungsindex zum Streuen der Infrarotstrahlung beinhalten. Diese
dienen dazu, die Mittelschicht für
Infrarotstrahlung im wesentlichen undurchlässig zu machen. Im Ergebnis
erreicht jede Infrarotstrahlung, die durch die Außenwand 20 hindurchtritt,
nicht das Innere des Behälters 10.
Ferner ist die Porengröße des expandierten
Siliciumdioxidmaterials geringer als der mittlere freie Durchgang
von Luftmolekülen.
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Die Innenwand 40 kann in ähnlicher
Weise wie die Außenwand 20 konstruiert
sein, da sie auch für
Gase oder Flüssigkeiten
im wesentlichen undurchlässig
sein muß.
Da jedoch die Innenwand 40 weniger direkten Stößen oder ähnlichen
Schlägen ausgesetzt
ist, ist für
sie nicht die gleiche Festigkeit wie für die Außenwand 20 erforderlich.
Da ferner jede in den Behälter
eintretende Infrarotstrahlung daran gehindert werden sollte, durch
die Mittelschicht 30 hindurchzutreten, besteht für die Innenwand 40 eine geringere
Notwendigkeit der Metallisierung in Fällen, in denen es erwünscht ist,
die Temperatur des Behälterinhalts
unterhalb der Umgebungstemperatur zu halten.
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Wenn es erwünscht ist, die Temperatur des Behälterinhalts
oberhalb der Umgebungstemperatur zu halten (um z. B. ein Gefrieren
des Inhalts unter extrem kalten Bedingungen zu verhindern), ist
es natürlich
bevorzugt, daß die
Innenwand metallisiert ist, um zu verhindern, daß aus dem Inhalt durch Infrarotstrahlung
Wärme verlorengeht.
Unter diesen Bedingungen besteht außerdem für die Außenwand weniger die Notwendigkeit,
metallisiert zu sein. Wenn die Außenwand nicht metallisiert
oder mit einer Schicht aus einer Metallfolie versehen ist, kann
die metallisierte oder von einer Metallfolie gebildete Schicht der Innenwand
natürlich
dazu benutzt werden, eine elektrostatische Abschirmung zu schaffen,
wie sie oben diskutiert wurde.
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Um zu ermöglichen, daß der Behälter benutzt werden kann zum
Aufrechterhalten der Temperatur des Inhalts oberhalb oder unterhalb
der Umgebungstemperatur, können
die Innen- und die Außenwand
metallisiert sein, um den Wärmeübergang durch
Strahlung entweder zu dem Behälterinhalt oder
von diesem weg herabzusetzen. Je geringer die Strahlung ist, die
durch die Innen- oder Außenwand hindurchtritt,
desto geringer ist die Strahlung, die durch das isolierende Material
absorbiert, reflektiert oder gestreut werden muß, und dies reduziert das Ausmaß der Wärmeleitung.
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Bei der Herstellung des Behälters werden
die Innen- und die Außenwand
getrennt hergestellt. Bearbeitete Blöcke des expandierten Siliciumdioxidmaterials
werden in den Bodenbereich und um die Seiten der Außenwand
herum angebracht. Dann wird die Innenwand eingesetzt.
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Die Innen- und die Außenwand 20, 40 werden
dann miteinander verbunden, so daß sie eine gas- und flüssigkeitsundurchlässige Hülle um die
Mittelschicht 30 herum bilden. Dies kann auf verschiedenen
Wegen erfolgen. Beispielsweise können
geschweißte
metallische Verschlüsse
benutzt werden, obwohl dies einen Weg für eine Wärmeleitung in den Behälter darstellt.
Als eine Alternative können
vorgeformte Neoprenverschlüsse
sowohl mit der Innen- als auch der Außenwand verbunden werden, und
diese Methode des Verschließens
vermindert die Wärmeleitung
wesentlich. Wenn laminierte Materialien verwendet werden, um die
Innen- und die Außenwand zu
bilden, können
diese selbst zusätzlich
zu Lippen und Verschlüssen
geformt werden, die dann eine darüberliegende Neoprenschicht
aufweisen können,
die auf sie aufgebracht ist, um sie vollständig zu verschließen. Die
Verwendung einer Neoprenschicht kann auch die Abdichtung zwischen
der Basis und dem Deckel des Behälters
verbessern, wenn er geschlossen ist, da die Neoprenschicht dort
angeordnet werden kann, wo die Basis und der Deckel aneinanderstoßen.
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Um die isolierenden Eigenschaften
des Behälters 10 weiter
zu verbessern, wird die Umhüllung bis
zu einem ziemlich hohen Vakuum evakuiert, derart, daß der Druck
vorzugsweise weniger als 0,1 mm Hg (0,13 Millibar oder 13 Pa) beträgt. Das
Evakuieren der Umhüllung
reduziert wesentlich den auf Konvektion beruhenden Wärmeübergang
durch die Mittelschicht. Es ist selbstverständlich, daß die Innen- und die Außenwand 20, 40 für Gase undurchlässig sind, um
innerhalb der Umhüllung
ein Vakuum zu erzeugen. Es ist auch selbstverständlich, daß jedes Durchstoßen der
Umhüllung
zu einem Verlust des Vakuums führt, weshalb
es insbesondere für
die Außenwand 20 wichtig
ist, daß sie
fest und durchstoßfest ist.
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Wenn das Vakuum erzeugt ist, versucht
der Atmosphärendruck,
die Außenwand
nach innen zu drücken.
In ähnlicher
Weise versucht der Atmosphärendruck
im Innern des Behälters,
die Innenwand nach außen
zu drücken.
Der Neigung der Wände,
gegeneinander zu fallen, wird teilweise durch die eigene Festigkeit
der Wände
und teilweise durch die Anwesenheit des isolierenden Materials begegnet.
Da das isolierende Material mithilft, den durch den Atmosphärendruck
verursachten Kompressionskräften
zu widerstehen, können
die Wände
dünner
ausgebildet und von leichterem Gewicht sein als es sonst der Fall wäre.
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In der Innenwand 40 ist
ein Durchgang 42 vorgesehen. Dieser Durchgang ist mit einem
Ventil 44 ausgerüstet,
das normalerweise geschlossen ist. Der Durchgang 42 kann
an eine Vakuumpumpe angeschlossen und das Ventil 44 geöffnet werden,
um ein anfängliches
Evakuieren des Raums zwischen den Wänden zu ermöglichen. Zusätzlich kann
der Durchgang 42 mit einem Druckmeßgerät verbunden sein, das ein Überprüfen der
Höhe des
Vakuums in dem Raum erlaubt. Es besteht unvermeidbar eine gewisse
Undichtigkeit durch die Innen- und die Außenwand 20, 40.
Dies führt
zu der Neigung des Abbauens des Vakuums in dem Raum. Wenn eine Überprüfung zeigt,
daß das
Vakuum in dem Raum zu weit abgebaut ist, kann die Vakuumpumpe wieder
angeschlossen werden, um den Raum wieder zu evakuieren und das Vakuum
wieder herzustellen.
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wie oben erwähnt, ist das expandierte Siliciumdioxidmaterial
porös.
Somit müssen
die Gase in den Poren des Materials entfernt werden, wenn der Raum
zwischen der Innen- und der Außenwand
evakuiert wird. In 2 ist
gegenüber
dem Durchgang 42 eine kleine Ausnehmung 32 in
dem expandierten Siliciumdioxidmaterial dargestellt. Diese ergibt
eine größere Oberfläche des
expandierten Siliciumdioxidmaterials für das darauf einwirkende Vakuum
und unterstützt
somit das Entgasen des Materials. Jedoch kann die Ausnehmung gewünschtenfalls
entfallen.
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Wie oben erwähnt, weist der Behälter 10 eine
Basis 12 und einen Deckel 14 auf, um den Zugang
zum Behälterinhalt
zu ermöglichen.
Die Wände sowohl
der Basis 12 als auch des Deckels 14 sind entsprechend
einer Sandwich-Konstruktion ausgebildet, wie oben beschrieben ist,
um eine gute thermische Isolierung zu erreichen. Da die Basis 12 und
der Deckel 14 als getrennte Teile ausgebildet sind, ist
der Deckel 14 auch mit einer Öffnung versehen, um es zu ermöglichen,
die Deckelumhüllung
zu evakuieren und das Vakuum in der Umhüllung zu überprüfen und gegebenenfalls wieder
herzustellen.
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Es ist somit ersichtlich, daß die Wände des Behälters 10 einen
Wärmeübergang
durch alle drei der normalen Mechanismen (Leitung, Konvektion und
Strahlung) verhindern. Die Wärmeleitung
durch die Wand wird durch die niedrige Wärmeleitfähigkeit des expandierten Siliciumdioxidmaterials
verhindert, das die Mittelschicht 30 bildet. Die Konvektion
kann nicht stattfinden, weil die Umhüllung evakuiert ist und somit
kein Fluid vorliegt, durch das hindurch eine Konvektion stattfinden
kann. Der Wärmeübergang durch
Strahlung wird durch die metallisierte(n) Schicht(en) der Innen-
und/oder der Außenwand 40, 20 verhindert,
wodurch jede einfallende Strahlung gedämpft wird. Entsprechendes geschieht
durch die Anwesenheit der Materialien in dem expandierten Siliciumdioxidmaterial
der Mittelschicht 30, welche jede Infrarotstrahlung, die
durch die Außenwand 20 hindurchgetreten
ist, reflektieren, absorbieren und/oder streuen.
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Bei einer in 3 dargestellten alternativen Konstruktion
kann das steife expandierte Siliciumdioxidmaterial durch Granulate
von expandiertem Siliciumdioxid ersetzt werden. Es ist jedoch dann
notwendig, daß die
Außenwand 20 relativ
fest ist. Auch kann es nötig
sein, zwischen der Außen-
und der Innenschicht Abstandshalter 34 vorzusehen, um einen
Abstand zwischen den Schichten aufrechtzuerhalten. Zusätzlich müssen Mittel
vorgesehen werden, um sicherzustellen, daß die Granulate nicht durch
die Vakuumpumpe herausgesaugt werden, wenn der Raum zwischen der
Innen- und der Außenwand
evakuiert wird. Diese Mittel können
in Form eines Siebs 36 verwirklicht werden, das sich über das
Ende des Durchgangs 42 erstreckt.
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Der oben beschriebene Behälter soll
seinen Inhalt unabhängig
von der Umgebungstemperatur bei einer bestimmten Temperatur halten
und kann ein tragbarer Behälter
sein, z. B. ein Behälter
für Nahrungsmittel
oder medizinische Zwecke. Es ist jedoch selbstverständlich,
daß die
Wandkonstruktion auch auf andere Behälterarten anwendbar ist, z.
B. auf Kühlschränke, Gefrierschränke und
Kühlfahrzeuge.
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Wenn der Behälter als ein Behälter für Nahrungsmittel
oder für
medizinische Zwecke verwendet werden soll, ist es notwendig, daß die Temperatur des
Inhalts innerhalb gewisser Grenzen bleibt. Insbesondere medizinische
Materialien, wie Organe zum Transplantieren und gewisse temperaturempfindliche
Arzneimittel, werden leicht geschädigt, wenn sie bei ungeeigneten
Temperaturen gehalten werden.
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Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, wie sie insbesondere in 4 dargestellt ist, weist der Behälter ein
thermoelektrisches Modul 50 auf, das den Peltier-Effekt zum Erwärmen und/oder
Kühlen
des Behälterinhalts
ausnützt.
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Wenn ein Gleichstrom durch einen
Stromkreis fließt,
der zwei unterschiedliche Metalle beinhaltet, wird eine der Verbindungen
zwischen den zwei Metallen erhitzt und die andere gekühlt. Welche Verbindung
erhitzt und welche gekühlt
wird, hängt von
der Stromrichtung ab. Eine ähnliche
Wirkung entsteht, wenn anstelle der Metalle bestimmte Halbleiter verwendet
werden. Diese Erzeugung und Absorbierung von Wärme kann genutzt werden, um
eine Wärmepumpe
herzustellen, wobei die Richtung, in der Wärme gepumpt wird, von der Richtung
des Stromflusses abhängt.
Wärmepumpen
unter Einsatz des Peltier-Effekts sind gut bekannt und werden hier
nicht weiter beschrieben.
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Bei der in 4 gezeigten Ausführungsform ist ein thermoelektrisches
Modul 50 mit Peltier-Effekt in dem Deckel des Behälters angebracht.
Das Modul selbst ist zwischen einem inneren Wärmeableiter 52 und
einem äußeren Wärmeableiter 54 verbunden, die
beide aus Aluminium bestehen, was einen guten Ausgleich zwischen
der thermischen Wirksamkeit und dem leichten Gewicht mit sich bringt.
Die Wärmeableiter
sind mit Rippen versehen, um eine vergrößerte Oberfläche für den Wärmeübergang
bereitzustellen. Jeder Wärmeableiter
steht in engem thermischen Kontakt mit einer Seite des Moduls 50 mit Peltier-Effekt.
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Beide Wärmeableiter sind mit elektrisch
betriebenen Gebläsen 56, 58 ausgerüstet, die
ihnen zugeordnet sind. Das dem inneren Wärmeableiter 52 zugeordnete
Gebläse 56 ist
derart angeordnet, daß es
Luft vom Innern des Behälters
gegen den inneren Wärmeableiter 52 treibt.
Wärmeenergie
aus der Luft wird dann durch die erzwungene Konvektion auf den Wärmeableiter übertragen,
und die Luft wird so gekühlt.
Das dem äußeren Wärmeableiter 54 zugeordnete
Gebläse 58 ist
derart angeordnet, daß es
Atmosphärenluft
durch Leitungen in dem Deckel 14 (nicht gezeigt) und durch
die Kanäle
zwischen den Rippen ansaugt. Die Luft wird dann durch den Wärmeableiter 54 erwärmt und
durch ein Gitter 60 an der Oberseite des Deckels abgeführt, um
Wärme von
dem äußeren Wärmeableiter 54 an
die Umgebung zu übertragen.
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Das Modul 50 mit Peltier-Effekt
und die Wärmeableiter 52, 54 können benutzt
werden, um das Innere des Behälters 10 zu
erwärmen
oder zu kühlen. Wenn
das Innere des Behälters
gekühlt
werden muß, wird
dem Modul 50 mit Peltier-Effekt Elektrizität zugeführt, so
daß Wärme von
dem inneren Wärmeableiter 52 zu
dem äußeren Wärmeableiter 54 gepumpt
wird. Im Ergebnis wird der innere Wärmeableiter abgekühlt und
der äußere Wärmeableiter
erwärmt.
Das dem inneren Wärmeableiter 52 zugeordnete
Gebläse 56 wird
angetrieben, um Luft in den Behälter
zu dem inneren Wärmeableiter 52 zu
bringen, und diese Luft wird als Folge gekühlt. Inzwischen wird das dem äußeren Wärmeableiter 54 zugeordnete
Gebläse 58 in Betrieb
gesetzt, um Luft an dem äußeren Wärmeableiter 54 vorbeizuführen und
in die Atmosphäre
abzugeben. Diese Luft wird erwärmt,
wenn sie den äußeren Wärmeableiter 54 passiert,
und zieht somit Wärme
aus dem äußeren Wärmeableiter
ab. Der Nettoeffekt besteht darin, daß Wärme aus dem Innern des Behälters an
die Außenseite
abgegeben wird.
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Wenn es nötig ist, den Behälterinhalt
zu erwärmen,
wird die Richtung der Stromzufuhr zu der Peltier-Vorrichtung 50 umgekehrt,
so daß Wärme von dem äußeren Wärmeableiter 54 zu
dem inneren Wärmeableiter 52 gepumpt
wird. Als Ergebnis hiervon wird der äußere Wärmeableiter 54 gekühlt, während der
innere Wärmeableiter 52 erwärmt wird.
Das dem inneren Wärmeableiter 52 zugeordnete
Gebläse 56 treibt
Luft in den Behälter
gegen den inneren Wärmeableiter 52,
um die Luft und damit das Innere des Behälters zu erwärmen. Die
Luft, welche in Kontakt mit dem äußeren Wärmeableiter 54 steht,
dient zu dessen Erwärmung,
und als Ergebnis hiervon wird die Luft außen gekühlt. Im Allgemeinen ist es
nicht nötig, das
dem äußeren Wärmeableiter
zugeordnete Gebläse 58 in
Betrieb zu setzen. Somit besteht der Nettoeffekt des Betreibens
des Moduls in dieser Weise darin, Wärme von außerhalb des Behälters in
sein Inneres zu ziehen.
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Das Modul 50 mit Peltier-Effekt
erlaubt es, die Temperatur des Behälterinneren innerhalb eines Bereichs
um etwa 60°C
zu variieren, wobei die Temperatur des Inhalts sich bis zu 30°C von der
Außentemperatur
unterscheiden kann. Beispielsweise kann in tropischen Gegenden der
Behälterinhalt
bei 10°C selbst
dann gelagert werden, wenn die Außentemperatur 40°C beträgt, und
der Behälterinhalt
kann selbst dann, wenn die Außentemperatur
in die Nähe
von –30°C gelangt,
vor einem Gefrieren geschützt
werden.
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Die Entscheidung, ob das Behälterinnere
erwärmt
oder gekühlt
wird, erfolgt durch eine Steuereinheit 62, die mit der
gewünschten
Temperatur für das
Behälterinnere
programmiert ist. Die Steuereinheit erhält Signale von einer Thermostateinheit 64, die
ihrerseits mit Temperaturfühlern 66, 68 verbunden
ist, die sich sowohl an der oberen als auch der unteren Oberfläche des
Deckels sowie an dem unteren Boden des Behälters (nicht gezeigt) befinden.
Die Steuereinheit 62 vergleicht die Signale von der Thermostateinheit 64 mit
der gewünschten
Temperatur und entscheidet, ob das Modul 50 mit Peltier-Effekt im
Sinne des Erwärmens
oder des Kühlens
des Behälterinneren
betrieben wird.
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Wie aus 4 ersichtlich ist, weist der Behälter ein
inneres Gefäß 70 auf.
Es ist dieses innere Gefäß, das tatsächlich die
Materialien (Arzneimittel, Organe und dergleichen) aufnimmt, die
in dem Behälter 10 transportiert
werden. Die Verwendung eines solchen inneren Gefäßes 70 führt zu einer
Reihe von Vorteilen. Beispielsweise kann das innere Gefäß 70 derart
ausgebildet sein, daß es
autoklavenfest ist. Es ist dann möglich, infektiöse oder
kontaminierte Materialien in dem inneren Gefäß zu transportieren und dieses
durch Behandeln im Autoklaven zu sterilisieren. Es ist nicht nötig, den
Hauptbehälter 10 zu
sterilisieren, da er mit dem infektiösen oder kontaminierten Material
nicht in Berührung
gekommen ist. Ferner kann das innere Gefäß 70 mit Arzneimitteln
beschickt und getrennt in einen Kühlschrank gestellt werden, um
es zu kühlen.
Wenn es nötig
ist, die Arzneimittel zu transportieren, kann einfach das innere
Gefäß 70 in
den Hauptbehälter 10 eingebracht
und mit Hilfe des Moduls 50 mit Peltier-Effekt auf einer
niedrigen Temperatur gehalten werden. Es ist nicht erforderlich,
das Modul mit Peltier-Effekt zu benutzen, um das anfängliche
Kühlen
des inneren Gefäßes oder seines
Inhalts durchzuführen.
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Die Wände und der Boden der Basis 12 sowie
der Deckel 14 des Behälters 10 bilden
ein äußeres Gehäuse und
weisen vorzugsweise eine thermische Isolierung auf, wie sie bezüglich der 1 bis 3 beschrieben wurde.
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Das innere Gefäß wird in dem äußeren Behälter auf
Stützen 72, 74 getragen,
die sich von den Wänden
und dem Boden der Basis 12 des Behälters 10 aus nach
innen erstrecken. Stützen
können
sich auch nach unten von der Innenoberfläche des Deckels 14 aus
erstrecken, obwohl diese nicht dargestellt sind. Der Zweck der Stützen besteht
darin, sicherzustellen, daß in
dem Zwischenraum um das Äußere des
inneren Gefäßes 70 Luft
zirkulieren kann. Zusätzlich
liegen die von dem Deckel nach unten vorstehenden Stützen auf
der Oberseite des inneren Gefäßes 70 auf
und stellen sicher, daß es
in dem Hauptbehälter 10 in
geeigneter Weise angeordnet ist und sich nicht zufällig öffnen kann.
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Ferner ist der Behälter 10 mit
Verzurrpunkten 78 versehen, die es ermöglichen, ihn auf einem Fahrzeug
zu befestigen.
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Es ist selbstverständlich,
daß die
Temperatur innerhalb des inneren Gefäßes 70 vorzugsweise über den
Raum hinweg möglichst
gleichmäßig sein soll.
Mit anderen Worten, "heiße Stellen" sind zu vermeiden.
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Um derartige heiße Stellen zu vermeiden, wird
die Luft im Inneren des Hauptbehälters 10 um das
innere Gefäß 70 im
Kreislauf geführt,
so daß die gesamte
Außenseite
des inneren Gefäßes auf
einer im Allgemeinen einheitlichen Temperatur gehalten wird. Dieser
Kreislauf wird teilweise durch das Gebläse 56, das dem inneren
Wärmeableiter 52 zugeordnet
ist, und teilweise (wenn das Innere des Behälters gekühlt wird) durch kältere Luft,
die sich von dem inneren Wärmeableiter 52 nach
unten bewegt und warme Luft nach oben verdrängt, erreicht. Es ist auch möglich, das
innere Gefäß 70 mit Öffnungen
auszubilden, so daß Luft
durch es hindurchzirkulieren kann. Jedoch ist es dann im Allgemeinen
nicht möglich,
infektiöses
oder kontaminiertes Material zu transportieren, weil das Risiko
besteht, daß es
in den Hauptbehälter 10 übertritt.
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Die Temperatur, auf welcher der Inhalt
des Behälters
gehalten werden soll, kann auf irgendeine geeignete Weise in die
Steuereinheit 62 eingegeben werden, und eine Reihe von
Alternativen werden in der Einleitung angegeben. Ferner kann die
Steuereinheit ein Temperaturaufzeichnungssystem beinhalten und Alarmsignale
erzeugen, wenn die eingestellte Temperatur überschritten wird oder Riegel,
die den Behälter
geschlossen halten sollen, offen sind, wie oben beschrieben.
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Da der Behälter tragbar sein soll, wird
die Energie für
die Peltier-Vorrichtung 50, die Steuereinheit 62 und
die Gebläsemotoren
aus einer Batterie (nicht gezeigt) entnommen. Die Batterie ist wiederaufladbar und
kann durch die Stromleitungen 79 erneut aufgeladen werden.
Der Einfachheit halber ist die Batterie im Deckel des Behälters untergebracht.
Eine Sicherungsenergiequelle ist gleichfalls vorgesehen, und zwar
in Form einer zweiten Batterie (nicht gezeigt), so daß selbst
bei einer Erschöpfung
der Hauptbatterie der Behälter
die Temperatur seines Inhalts noch steuern kann. Beim Ausfall oder
bei Erschöpfung
der Hauptbatterie erzeugt die Steuereinheit ein Alarmsignal sowie
ein weiteres anderes Alarmsignal, wenn die Kapazität der Sicherungsbatterie
unter einen vorgegebenen Anteil fällt.
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Es ist selbstverständlich,
daß der
medizinische Behälter
eine Reihe von Anwendungen bietet. Seine Robustheit und Fähigkeit,
in einem breiten Bereich von Temperaturbedingungen zu funktionieren, erlaubt
es, ihn in Bereichen einzusetzen, in denen empfindlichere gekühlte Behälter nicht
geeignet sind.
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Jedoch sind Module mit Peltier-Effekt
im Allgemeinen relativ zerbrechlich und sollten nicht starken Verzögerungen
ausgesetzt werden. Diese können
sich ergeben, wenn der Behälter
fallengelassen wird, Stößen ausgesetzt
ist oder dergleichen. Es ist somit nötig, sicherzustellen, daß das Modul 50 mit Peltier-Effekt in dem Behälter keinen
starken Verzögerungen
unterliegt, wenn dies für
den Behälter
als Ganzes der Fall ist.
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Dies wird bei der in den 5 bis 7 dargestellten Ausführungsformen durch Einsetzen
des Moduls 50 mit Peltier-Effekt in eine flexible Struktur 80, welche
die Verzögerung
absorbiert und das Modul vor einer Beschädigung schützt. Ein Querschnitt eines
Teils des Deckels 14 des Behälters wird in 5 gezeigt. Der größte Teil des Deckels wird aus
Platten unter Anwendung der Vakuumtechnik hergestellt, wie oben
beschrieben. Jedoch wird in der Mitte des Deckels ein Loch erzeugt,
und die Ränder
des Lochs werden von der Innen- und der Außenwand der Vakuumplatten gebildet
sind und dabei zu vorstehenden Zungen 82 geformt.
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Ein rahmenförmiges elastomeres Element 84 wird
in dem Loch angeordnet. Das Element wird am besten in den 6 und 7 erläutert.
Wie ersichtlich ist, werden die Kanten des Rahmens mit Nuten 86 ausgebildet,
welche die Zungen 82 der Vakuumplatten aufnehmen, um das
Element an seiner Stelle anzuordnen. Die Mitte des rahmenförmigen Elements 84 ist
bezüglich
der Größe derart
bemessen, daß es
das Modul 50 mit Peltier-Effekt aufnimmt.
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Der innere und der äußere Wärmeableiter 52, 54 werden
an der Oberseite und dem Boden des Moduls 50 mit Peltier-Effekt
angebracht sowie mittels Nylon-Schrauben 88 bezüglich des
rahmenförmigen Elements
an seiner Stelle angeordnet. Die Schrauben sind durch beide Wärmeableiterelemente 52, 54 und
das rahmenförmige
Element 84 hindurchgeführt. Die
Schrauben werden an ihrer Stelle durch Nylon-Muttern 90 gehalten.
Es werden Nylonmuttern und -schrauben verwendet, um zu verhindern,
daß ein
direkter Weg mit guter Wärmeleitung
zwischen dem inneren und dem äußeren Wärmeableiter
besteht, die gegebenen wäre,
wenn Metallschrauben benutzt würden.
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Wie die 6 und 7 zeigen,
ist in der oberen Oberfläche
des rahmenförmigen
Elements 84 ein Kanal 92 ausgebildet, um die Stromleitungen
unterzubringen, welche das Modul mit Peltier-Effekt und die Gebläsemotoren mit der Energiequelle
verbinden.
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Das elastomere Element absorbiert
Stoßbelastungen,
denen der Behälter
als Ganzes ausgesetzt ist, und vermindert die Verzögerung,
die das Modul mit Peltier-Effekt erfährt. Behälter mit dem Modul mit Peltier-Effekt,
welche in derartiger Weise angebracht sind, haben eine erhebliche
verbesserte Beständigkeit
gegen Stoß und
Schläge.