專利名稱：血液加熱裝置的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明總體上涉及一種流體加熱裝置，更具體地講，涉及一種用于在受控制的溫度條件下對(duì)諸如全血的親代流體進(jìn)行加熱。以適用于輸血過(guò)程等的裝置。
通常，是在大約4℃的冷凍條件下貯存全血，以便能長(zhǎng)時(shí)間保存全血的質(zhì)量。當(dāng)需要把這種血輸入患者體內(nèi)時(shí)，必須將其加熱到37℃左右的人體溫度，以避可能出現(xiàn)的低溫以及隨之而來(lái)的心里纖維性顫動(dòng)和心臟收縮的危險(xiǎn)。另一方面，如果在加熱過(guò)程中讓血液溫度升的太高，則會(huì)使血液凝固或變質(zhì)。
對(duì)于很多手術(shù)過(guò)程來(lái)說(shuō)，為用于該手術(shù)過(guò)程而必須加熱的血液量可以有很大波動(dòng)。如果對(duì)足于應(yīng)付一切預(yù)計(jì)情形的量的血液進(jìn)行加熱，則有可能不會(huì)把所有加熱的血液都用掉，導(dǎo)致剩余血液的浪費(fèi)，因?yàn)檫@種血液通常不能再被冷凍。另外，對(duì)于事故受害者或其它急救病例來(lái)說(shuō)，對(duì)輸血所需的大量血液加熱所需的時(shí)間可能成為關(guān)鍵因素。
為了加熱大量血液，可以在血液從貯存裝置流入患者體內(nèi)時(shí)對(duì)其進(jìn)行加熱。不過(guò)，對(duì)于諸多手術(shù)狀態(tài)及過(guò)程來(lái)說(shuō)，需要的流速是不同的。事實(shí)上，在同一次手術(shù)的過(guò)程中，血液的流速也可能有很大差異。例如，在手術(shù)過(guò)程中患者可能會(huì)突然出血，所以流入患者體內(nèi)的血液必須急劇增加。而在停止出血后，血流會(huì)急劇減少。
因此，希望能夠可控制地加熱多種不同流速的流體，如血液，然后以大致恒定的理想溫度將該流體輸入患者體內(nèi)。另外，如果該流體有一個(gè)溫度上限，則在加熱時(shí)不會(huì)發(fā)生過(guò)熱并破壞該流體。
另外，希望提供一種裝置，該裝置的操作沒有過(guò)高的復(fù)雜性，并具有一個(gè)能將流體精確加熱至理想的出口溫度的控制系統(tǒng)。
還希望提供一種用于加熱流體的裝置，該裝置采用了安全裝置，以避免因所述操縱系統(tǒng)失靈而導(dǎo)致的過(guò)分加熱。另外，流體被加熱的溫度應(yīng)當(dāng)便于操作人員及其它相關(guān)人員了解。
而且，希望提供一種血液加熱裝置，該裝置可簡(jiǎn)化在使用時(shí)的一切調(diào)試及操作監(jiān)視，從而降低借用的可能性。
由于存在向身體注射受污染的流體會(huì)引起疾病傳播的危險(xiǎn)，非常重要的是，任何流體加熱器都不允許污染流體。通常，在血液加熱器上采用諸如一次性管或袋之類的一次性元件。在流體流經(jīng)加熱器時(shí)，該元件完全容納該流體。
理想的是，所有一次性元件都便于與該加熱器的“非一次性元件”一起使用。另外，如果該一次性元件是大致如上文所述加熱器的一個(gè)元件的話，該元件應(yīng)當(dāng)能夠付不同的流速，而且不會(huì)破壞該加熱器的性能。此外，所有一次性元件均應(yīng)有一個(gè)小的原始體積、以減少浪費(fèi)。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于流體加熱的改進(jìn)裝置。一個(gè)相關(guān)的目的是提供這樣一種裝置，它特別適用于加熱在手術(shù)中使用的諸如全血的冷凍親代流體。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的流體加熱裝置，用于將各種流速的血液及其它親代流體加熱至大致恒定的溫度。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的流體加熱裝置，該裝置便于操作，且只需少量操作人員監(jiān)視。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的流體加熱裝置，該裝置只需極少的調(diào)試時(shí)間。而且，理想的是該調(diào)試過(guò)程可以高效、安全地實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的流體加熱裝置，其中，在加熱過(guò)程中該裝置上與流體接觸的元件是一次性的。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種一次性元件，該元件被設(shè)計(jì)成能與所述改進(jìn)的加熱裝置的非一次性元件的操作性能結(jié)合。一個(gè)相關(guān)目的是提供這樣一種一次性元件，該元件可適應(yīng)多種不同的流速，而且不會(huì)破壞該改進(jìn)的加熱裝置的操作性能。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種采用了小的原始體積的一次性元件。一個(gè)相關(guān)目的是，該一次性元件有利于與非一次性元件的正確的操作結(jié)合。
發(fā)明概述相應(yīng)地，提供了一種用于加熱流體流的裝置。該裝置可以在很寬的或不同的流速范圍內(nèi)對(duì)流體進(jìn)行受控制的加熱。該裝置的一種優(yōu)選一次性組件能適應(yīng)不同的流速。
該裝置包括一個(gè)加熱座，該加熱座具有一個(gè)構(gòu)成一個(gè)軸線的大致為長(zhǎng)形的受熱心軸。該受熱心軸外表面的至少一部分是由高導(dǎo)熱性材料制成，其形狀為可滑動(dòng)地接收所述組件，以便該心軸主要通過(guò)傳熱加熱流經(jīng)該組件的流體。導(dǎo)熱接觸主要存在于所述心軸與組件之間。
所述組件包括一個(gè)外部限制器，一個(gè)袋與該限制器連接，并沿該限制器內(nèi)表面放置。該袋有一個(gè)分別與連接管連接的入口和出口。該袋優(yōu)選包括一對(duì)相互連接的側(cè)壁，以便形成供流體在所述入口與出口之間流動(dòng)用的層狀密封通道。當(dāng)該組件環(huán)繞該心軸設(shè)置時(shí)，所述層狀通道大致沿該心軸表面周向延伸。
將所述組件和心軸設(shè)計(jì)成可相對(duì)該心軸調(diào)節(jié)該組件，使通過(guò)所述袋的通道呈希望的形狀。更具體地講，由所述外部限制器的內(nèi)表面和該心軸的外表面托住并約束所述側(cè)壁，以便在入口與出口之間形成理想形狀的、不受限制的層狀流。當(dāng)流體流過(guò)該途徑時(shí)對(duì)其進(jìn)行受控制的加熱。
另外，將該組件和心軸，設(shè)計(jì)成沿該心軸表面產(chǎn)生理想的流速分布。該理想的流速分布與沿該心軸表面的加熱分布相互作用，以改善流體加熱，而不會(huì)出現(xiàn)局部熱點(diǎn)，熱點(diǎn)的流體溫度可能會(huì)超過(guò)其上限。
該裝置還包括一個(gè)控制輸入所述流動(dòng)流體的熱量的系統(tǒng)。根據(jù)溫度傳感器的輸入，該控制系統(tǒng)可以改變熱量的輸入，以便把流體加熱到理想的出口溫度，而不會(huì)對(duì)該流體的任何部分過(guò)分加熱。理想的是，該控制系統(tǒng)還能控制熱量輸入，以補(bǔ)償可變的流速。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1是本發(fā)明流體加熱裝置的一種優(yōu)選實(shí)施方案的局部剖開的分解透視圖；圖1a是構(gòu)成圖1所示流體加熱裝置一部分的夾具的透視圖；圖2是圖1所示流體加熱裝置的側(cè)剖視圖；圖3是構(gòu)成圖1所示流體加熱裝置一部分的一個(gè)組件的支座部分的放大了的剖視圖；圖4是構(gòu)成圖1所示裝置一部分的電氣系統(tǒng)的功能性框圖；圖5是圖1所示加熱裝置的控制板的正視圖；圖6是構(gòu)成圖1所示裝置一部分的封套的平面圖，示出的是其展開狀態(tài)；和圖7是構(gòu)成圖1所示裝置一部分的一種可連接組件的正視圖。
對(duì)優(yōu)選實(shí)施方案的說(shuō)明參見圖1，本發(fā)明流體加熱裝置，特別是為加熱血液而設(shè)計(jì)的一種優(yōu)選實(shí)施方案總體上用10表示。加熱器10包括一個(gè)總體上用12表示的加熱裝置，該加熱裝置對(duì)流經(jīng)由結(jié)合的、總體上用14表示的組件形成的密封流通途徑的流體進(jìn)行可控制地加熱，組件14優(yōu)選為一次性的并可以去掉。加熱裝置12有一個(gè)與底座18連接的加熱芯16，由底座18罩住如圖4所示控制系統(tǒng)20的一部分。
再參見圖2，加熱芯16有一個(gè)心軸24，該心軸由諸如鋁之類的高導(dǎo)熱性材料構(gòu)成。由一個(gè)做成片狀的加熱器26為心軸24供熱，該加熱器與心軸內(nèi)表面28成傳熱接觸。優(yōu)選將內(nèi)表面28做成形成一個(gè)跨過(guò)心軸24高度的筒形腔30，并形成一個(gè)軸線34，使加熱器至少在所述腔的一部分，優(yōu)選其大部分上延伸。
將心軸24的外表面36做成有利于一次性組件14繞心軸的可除去的包封定位。正如將要討論的，組件14相對(duì)芯軸24的正確定位對(duì)于加熱裝置10最佳性能的實(shí)現(xiàn)來(lái)說(shuō)是十分重要的。將心軸24外表面36和組件14做成互補(bǔ)的截頭錐形。理想的是將表面36設(shè)計(jì)成能形成相對(duì)垂直參照線43的小的傾斜度。
可連接的組件組件14包括一個(gè)外部限制器40，和一個(gè)內(nèi)部袋或封套44，在流體流經(jīng)裝置10期間，由封套44形成一個(gè)大體為層狀形狀的密封通道46(圖6)。重要的是對(duì)通道46進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，以便當(dāng)流體流經(jīng)加熱裝置10時(shí)，由加熱裝置12輸出的熱量將所有流體加熱至理想溫度，而且不會(huì)超過(guò)其上限溫度。
對(duì)于加熱裝置10的優(yōu)選實(shí)施方案來(lái)說(shuō)，具有相當(dāng)于加熱芯厚度的大體上穩(wěn)定的厚度的層狀流動(dòng)是十分理想的。因此，一次性元件14與心軸24之間正確的相對(duì)定位就變得很重要。如果限制器相對(duì)心軸24傾斜，通道46部分的厚度就會(huì)太小。流動(dòng)會(huì)受到限制并變慢。類似地，所述通道在心軸另一側(cè)部分的厚度會(huì)太大，流量也會(huì)太大。
因此，需要將限制器40和心軸24設(shè)計(jì)成能形成一個(gè)供通道46使用的邊界47，以便當(dāng)流體流經(jīng)該通道時(shí)，該通道可沿心軸24表面積的大部分形成均勻的間隙或厚度48。在一種特別理想的設(shè)計(jì)中，通道46沿心軸24在該通道的大部分長(zhǎng)度上形成向外的均勻厚度。限制器40的內(nèi)表面50形成一個(gè)外部邊界46a，并與外表面36的形狀對(duì)映。由外表面36形成內(nèi)部邊界47b，當(dāng)一次性組件14并列地、并正確地定位于心軸24上時(shí)，由外表面36和內(nèi)表面50形成厚度均勻的通道46，至少在一部分，優(yōu)選大部分該通道長(zhǎng)度上是這樣的。
在所述優(yōu)選實(shí)施方案中，形成厚度約為0．2英寸的通道46，而且，這種通道厚度可產(chǎn)生理想結(jié)果。其它厚度也有可能產(chǎn)生足以使加熱裝置10在理想的參數(shù)范圍內(nèi)工作的結(jié)果。
為了便于對(duì)組件14進(jìn)行正確定位所需的作業(yè)，優(yōu)選將組件14套在心軸24上，而無(wú)論該組件與心軸的相對(duì)角度和取向如何。另外，還希望該組件能相對(duì)心軸24轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，限制器40的內(nèi)表面50和心軸24外表面36的水平截面大致為圓形，并且彼此同心對(duì)齊，由各個(gè)截面的圓心在心軸24的大部分長(zhǎng)度上形成軸線52。理想的是，為了便于生產(chǎn)，軸線52和軸線34是共線的。
參見圖6和7，封套44包括兩個(gè)并列放置的層44，并沿其周向邊緣56可密封地彼此連接在一起，以形成封閉的層狀通道46的彈性側(cè)壁57，使流體可以通過(guò)該通道流通。將封套44設(shè)計(jì)并彎折成蓋住或位于側(cè)邊58上，使其呈對(duì)齊貼緊的關(guān)系，并形成截頭形狀，使封套可以插入限制器40中，并順利蓋住限制器40內(nèi)表面50的至少一部分。理想的是，封套44能沿限制器40的大部分順利并完全地蓋住內(nèi)表面50(圖2)。
參見圖2和6，當(dāng)加壓流體流經(jīng)封套44時(shí)，由該流體將所述層54壓向限制器40和心軸24，并由通道46保持邊界47的形狀。為了調(diào)節(jié)并使限流器40與心軸24對(duì)齊，形成沿心軸24軸向并沿其周向的、具有均勻間隙48的通道46，設(shè)置一系列從該限制器向內(nèi)延伸的支座60(圖3)。支座60接觸心軸24的外表面36，以支承所述組件，使其處于相對(duì)該心軸的理想位置。
如圖7所示，由支座60對(duì)通道46的“夾緊”和對(duì)層狀流動(dòng)的干擾是很小的。優(yōu)選通道46的至少一部分，更優(yōu)選超過(guò)其長(zhǎng)度的一半沿心軸24外面延伸，通道46在封套44里的厚度在心軸周圍是均勻的。而且，該心軸的另一個(gè)表面和限制器40在通道46主要部分，優(yōu)選在其大部分上完全不受任何夾緊阻礙作用。這樣，流經(jīng)通道46的流體在心軸24外表面的主要部分以大體為層狀形式流動(dòng)。
在該優(yōu)選實(shí)施方案中，封套44延伸蓋住支座60?？梢灶A(yù)想，支座60與心軸24的接觸會(huì)損壞封套44。因此，在封套44上設(shè)有與支座60相對(duì)的加強(qiáng)凹坑64。凹坑64是這樣設(shè)置的，當(dāng)封套44在該凹坑處破裂或磨損時(shí)，不會(huì)破壞通道46。凹坑64最好是通過(guò)將片層54熔合在一起以便在與支座60接觸的部分形成保護(hù)性密封而形成的。
重要的是，限制器40能夠支承封套44，使以不同壓力和流速流經(jīng)通道46的流體不會(huì)導(dǎo)致該通道的厚度發(fā)生明顯變化。另外，限制器40應(yīng)當(dāng)保護(hù)封套44。因此，在該優(yōu)選實(shí)施方案中，該限制器優(yōu)選是一個(gè)輕質(zhì)剛性殼體66。還可期望殼體66是柔性的或撓性的，以減少貯存空間。還可以這樣設(shè)計(jì)，由封套44的側(cè)壁之一形成限制器40。
流入通道46內(nèi)的流體最初被引導(dǎo)至繞心軸24的底座68流動(dòng)，然后以層狀形式沿表面36向上流至心軸上端70。在封套44下端部分76處設(shè)有一個(gè)流體入口74，在其上端部分80處設(shè)有一個(gè)出口78。
需要時(shí)由心軸24輸入熱量，將流體加熱至理想的出口溫度。尤其是當(dāng)該流體有一個(gè)溫度上限時(shí)，希望所述通道內(nèi)及心軸24周圍的流體流分布大致是均勻的。限制器40、封套44和心軸24相互配合，使流入通道46的流體首先環(huán)繞心軸24，然后形成大致均勻地沿心軸流動(dòng)的層狀流。
特別是在高流速下，當(dāng)流體最初流入入口74中時(shí)，所述通道的寬度或間隙厚度會(huì)妨礙流體繞心軸的最初分布。因此，需要形成通道46的一個(gè)入口歧管部分86，這些歧管沿封套44的下部邊緣環(huán)繞心軸24。該入口歧管86最好是通過(guò)設(shè)置心軸24或限制器40同時(shí)設(shè)置這二者而形成，使入口歧管86具有比通道46的中間部分或部分90厚度更寬的間隙厚度。
在該優(yōu)選實(shí)施方案中，在心軸24上設(shè)有一個(gè)環(huán)繞底座68的徑向槽，并由限制器40和槽形成入口歧管86的邊界86a，如圖1所示。另外，限制器40上可以設(shè)有一個(gè)向外延伸的徑向環(huán)部分(未示中)。還希望可將心軸24和限制器40設(shè)計(jì)成能形成歧管86的邊界86a。
由于類似原因，設(shè)置一個(gè)環(huán)繞心軸24上端70的所述通道的出口歧管98，該歧管優(yōu)選通過(guò)在心軸上設(shè)置上部徑向槽100而形成。由槽100和限制器40形成出口歧管98的邊界98a。在上文中所提到的其它設(shè)計(jì)也是可取的。
為了與入口歧管86配合，將入口74做成沿該入口歧管的縱方向引導(dǎo)流體。類似地，將出口78做成使流出通道46的流體沿與該出口歧管98一致的方向流出。因此，入口74和出口78被做成相對(duì)限制器40和心軸24的彎曲的相反表面切向引導(dǎo)流體，并且與相應(yīng)歧管的方向一致?？梢钥闯觯詈糜扇肟?4和出口78沿大致垂直于所述組件的軸線54的方向引導(dǎo)流體。
入口76與一個(gè)入口管104連接，并由該管引導(dǎo)流入的流體沿理想的切向和俯仰方向流動(dòng)。環(huán)繞管104將層54的外緣密封粘合在一起。為了降低張力，相對(duì)限制器固定管104并進(jìn)行定向，組件14包括一個(gè)與限制器連接的托架106。托架106還形成管104通過(guò)限制器40，并沿理想方向進(jìn)入間隙48的通道。
出口78與一個(gè)與出口歧管98對(duì)齊的出口管105連接，而沿坡管98流動(dòng)的流體被引入管105。層54的邊緣56繞管105密封粘合在一起。為了減輕張力，相對(duì)限制器40固定管105并對(duì)其定向，組件14包括一個(gè)與限制器連接的上托架107。托架107還形成通過(guò)限制器40、并沿理想方向進(jìn)入間隙48的通道。
封套44上可設(shè)有一系列向外的耳狀物101，該耳狀物與接片102(沿限制器40的邊緣或接近其邊緣設(shè)置)連接，并沿其內(nèi)表面保持該封套呈層狀形式。
當(dāng)組件14被放在心軸24上，且高壓流體流經(jīng)通道46時(shí)，由層54將相反的液力施加在心軸和組件上。由于限制器40大致為圓形的水平截面，作用在限制器上的力被大致徑向向外地引導(dǎo)并均衡地環(huán)繞心軸24周圍。由限制器40的圓周張力抵消所述力，無(wú)須在加熱裝置12與一次性組件14之間使用鎖定機(jī)構(gòu)成加強(qiáng)連接點(diǎn)。
方向向反的液力迫使封套44的側(cè)壁54與心軸24接觸，以便在封套44與心軸之間形成良好的導(dǎo)熱接觸。
另外，為了正確定位組件14相對(duì)心軸24的的位置，在殼體44上設(shè)置一個(gè)下?lián)醢?08，以便與心軸24上的徑向凸緣110緊貼接觸，并使該殼體與心軸垂直對(duì)齊。預(yù)計(jì)，支座60的主要作用是使組件14相對(duì)底座18對(duì)齊，而擋板108與凸緣110之間的下部接觸有利于防止該組件被使用者在無(wú)意中套在心軸24上。
參見圖3和7，最好將支座60與限制器40做成一體，大致為長(zhǎng)的楔形，并形成一個(gè)與心軸24接觸的頂端114。支座60的高度“h”相當(dāng)于間隙48的理想厚度(圖2)。支座60可選擇性地設(shè)置，以便當(dāng)限制器40相對(duì)于心軸24正確定位時(shí)，該支座可接觸心軸并形成間隙。理想的是，將支座64排列成水平對(duì)齊的兩組，上面一組64a接近心軸24的上端，而下面一組64b接近該心軸下端。組64a和64b的每一個(gè)最好沿其周向等角度地隔開。
參見圖1和1a，為了將組件14鎖定在加熱裝置12上，并可以將該組件除去，所述加熱裝置包括一個(gè)由底座18的上表面117向上延伸的夾具116，使其接近心軸24。夾具116與設(shè)在限制器40下端的一個(gè)向外延伸的耳狀物118配合。為了將套筒14固定在裝置12上，將一次性組件14可滑動(dòng)地裝在心軸24上，直到其下?lián)醢?08接觸凸緣110，而支座60接觸心軸24。然后旋轉(zhuǎn)套筒14，直到耳狀物118卡在夾具116下面。如圖1a所示，為了提供鎖緊指示，并產(chǎn)生較小的分離阻力，沿該夾具的上部元件122的下表面設(shè)有切口120。將切口120設(shè)計(jì)成當(dāng)組件14與底座18剛好對(duì)齊并固定在底座上時(shí)可以放入耳狀物118。
加熱裝置參見圖2和7，在工作期間，待加熱的流體流經(jīng)入口管104、進(jìn)入封套44并沿受熱心軸24向上。由于在通道46下部46a的流體最冷，而接近出口78處的流體最有可能被過(guò)分加熱，優(yōu)選將加熱器26設(shè)計(jì)成能產(chǎn)生沿心軸24長(zhǎng)度方向改變并降低的熱量輸出。參見圖2，在該優(yōu)選實(shí)施方案中，加熱板26被設(shè)計(jì)成使該加熱板的熱量輸出被分成5個(gè)橫向帶124。每個(gè)帶都有均勻的熱量輸出密度，不同的帶的熱量輸出密度相差一個(gè)希望的比例。位于加熱芯16一端的下橫向帶124a具有比位于上端的上橫向帶124b大的熱量輸出，中間帶124c-124e的熱量輸出逐漸增加。
可將加熱板26設(shè)計(jì)成使其上加熱帶124b的熱量輸出密度約占其下帶124a熱量輸出密度的20％。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，使下中間帶124c的熱量輸出密度約為下帶的75％，使中間帶124d的熱量輸出密度約為下帶124a的50％，使中間帶124e的熱量輸出密度約為下帶的30％可以產(chǎn)生良好效果。
同樣可以期望，使加熱芯16具有其它熱量輸出分布也可以取得滿意效果。
參見圖4，為了探測(cè)流體溫度以便對(duì)流體加熱進(jìn)行控制，裝置10包括至少一個(gè)，優(yōu)選包括若干個(gè)位于接近心軸24上端處的溫度傳感裝置130。裝置10還包括至少一個(gè)，優(yōu)選包括若干個(gè)位于接近心軸24下端處的溫度傳感裝置132。理想的是，裝置130和132位于心軸24的相應(yīng)端。為了產(chǎn)生良好的溫度傳感覆蓋和安全性，上傳感裝置130和下傳感裝置132優(yōu)選包括2個(gè)獨(dú)立的溫度傳感裝置，使每個(gè)傳感裝置成對(duì)地位于心軸24相反的兩側(cè)或相隔180℃。同樣優(yōu)選的是，下傳感裝置132與上傳感裝置130垂直對(duì)齊。為了提供安全可靠的系統(tǒng)，溫度傳感裝置130和132是熱敏電阻。也可以采用其它類型的溫度傳感裝置。
控制系統(tǒng)參見圖4，控制系統(tǒng)20特別適于控制加熱芯16的運(yùn)行，以便在流體以不同流速流經(jīng)一次性組件14(圖1)時(shí)將流體進(jìn)行安全加熱至理想溫度而不會(huì)過(guò)熱。通常，輸入系統(tǒng)20的是來(lái)自上溫度傳感裝置130a和130b以及下溫度傳感裝置132a和132b的信號(hào)輸出。由上溫度傳感裝置130a和130b產(chǎn)生的信號(hào)輸出分別由電路204a和204b放大。類似地，由下溫度傳感裝置132a和132b產(chǎn)生的信號(hào)輸出分別由電路206a和206b放大。
為了證實(shí)上溫度傳感裝置130a和130b能正常工作，將來(lái)自每一個(gè)上傳感裝置的一個(gè)放大了的輸出提供給第一比較電路208。由電路208確定分別由傳感裝置130a和130b測(cè)出的兩種濕度的差值。然后由電路210對(duì)該差值和預(yù)定報(bào)警值△T′，優(yōu)選為10℃比較。如果由傳感裝置130a和130b測(cè)出的兩個(gè)溫度的差值至少等于或大于△T′，就查出了很可能有故障的上溫度傳感裝置130a、130b，并將第一個(gè)報(bào)警信號(hào)輸出到OR鍵212。
為了證實(shí)下溫度傳感裝置132a和132b工作正常，將來(lái)自每一個(gè)下傳感裝置132a和132b的放大了的輸出提供給第二比較電路216。由電路216確定分別由傳感裝置132a和132b測(cè)出的兩種溫度的差值。然后由電路218對(duì)該差值和預(yù)定報(bào)警值△T2，優(yōu)選為10°進(jìn)行比較。如果由傳感裝置132a和132b所測(cè)出的兩種溫度的差值至少等于或大于△T2，就查出了很可能是有故障的下溫度傳感裝置132a和132b，并將第二個(gè)報(bào)警信號(hào)輸出給OR鍵212。
參見圖1，為了了解當(dāng)流體流經(jīng)套筒14(圖1)時(shí)流體所發(fā)生的一切過(guò)熱現(xiàn)象，由控制系統(tǒng)20監(jiān)測(cè)心軸24的溫度，并在至少以或超過(guò)預(yù)定的溫度上限TU1時(shí)報(bào)警并切斷加熱芯16的電源。具體地講，將來(lái)自每一個(gè)上傳感裝置130a和130b的第二個(gè)放大了的輸出提供給單獨(dú)的相應(yīng)的第三比較電路220。由每一個(gè)第三比較電路對(duì)測(cè)出的輸入溫度和溫度上限TU1進(jìn)行比較。如果第三比較電路220中的一個(gè)確定所述測(cè)出的輸入溫度高于上限報(bào)警溫度TU1，就由該電路將第三個(gè)報(bào)警信號(hào)輸出給OR鍵212。當(dāng)被加熱的流體是血液等時(shí)，TU1優(yōu)選為42℃。
類似地，將來(lái)自每一個(gè)下傳感裝置132a和132b的第二個(gè)放大了的信號(hào)提供給相應(yīng)的、獨(dú)立的第四比較電路224，由該電路對(duì)該輸入信號(hào)和預(yù)定的報(bào)警溫度TU2進(jìn)行比較。TU2最好等于TU1。如果電路224中的一個(gè)確定所測(cè)出的較高溫度至少等于或高于TU2，由該電路向OR鍵212輸出第四個(gè)報(bào)警信號(hào)。
因此，可以看出，控制系統(tǒng)20是利用由溫度傳感裝置所提供的顯示溫度確定是否上傳感裝置130a和130b之一工作正常，以及是否下傳感裝置132a和132b之一工作正常，并在確定一個(gè)傳感裝置工作不正常之后產(chǎn)生一個(gè)報(bào)警信號(hào)。另外，還由控制系統(tǒng)20確定正在由上傳感裝置130a和130b之一或下傳感裝置132a和132b之一探測(cè)的溫度是否至少等于或大于相應(yīng)的預(yù)定報(bào)警溫度，并在達(dá)到或超過(guò)報(bào)警溫度時(shí)產(chǎn)生一個(gè)報(bào)警信號(hào)。
控制系統(tǒng)20還包括一個(gè)電壓監(jiān)測(cè)電路230，由該電路監(jiān)視供給加熱板26和組成該控制系統(tǒng)的元件的電力。如果確定為異常狀態(tài)，則由電壓監(jiān)視器230輸出第五個(gè)報(bào)警信號(hào)。
如果OR鍵212分別接收到分別來(lái)自電路210、218、220、224或230的第一、二、三、四或五個(gè)信號(hào)，則把一個(gè)信號(hào)傳送給報(bào)警電路232。由報(bào)警電路232之一啟動(dòng)至少一個(gè)聲音報(bào)警器234，由該報(bào)警器提醒醫(yī)院護(hù)士出現(xiàn)了異常情況。另一個(gè)報(bào)警電路232可以啟動(dòng)一個(gè)由諸如反射光或若干顯示板238產(chǎn)生的視覺報(bào)警。除了啟動(dòng)報(bào)警器234外，來(lái)自O(shè)R鍵212的輸出信號(hào)也可以被送出，以啟動(dòng)一個(gè)斷路繼電器240，由它切斷供給加熱芯16上的加熱板26(圖2)的電力。在該優(yōu)選實(shí)施方案中，當(dāng)報(bào)警狀態(tài)不再存在時(shí)，通過(guò)斷開和接通所述裝置，可將斷路繼電路240切換至接通狀態(tài)。
參見圖1，控制系統(tǒng)20至少以部分取決于由上溫度傳感裝置130a和130b中至少一個(gè)，以及下溫度傳感裝置132a和132b至少一個(gè)測(cè)出的溫度的形式可操作地控制流體加熱。當(dāng)流體從裝置10中流出時(shí)的溫度通常最高，此時(shí)該流體接近心軸24的上端70。因此，在優(yōu)選實(shí)施方案中，控制系統(tǒng)20以至少部分取決于由上溫度傳感裝置130a和130b測(cè)出的最高溫度的形式控制加熱芯16的加熱。在這一作業(yè)過(guò)程中，將來(lái)自每一個(gè)上溫度傳感器130a和130b的放大了的輸出信號(hào)提供給第五個(gè)比較電路244。由第五電路244將輸入的兩個(gè)溫度中較高的一個(gè)輸出給第一運(yùn)算電路246。由該運(yùn)算電路246將輸入的溫度與預(yù)定溫度TSP進(jìn)行比較，并對(duì)在測(cè)定加熱器26所需能量的預(yù)定時(shí)間內(nèi)的差值加以平均。所述設(shè)定溫度輸入是由可調(diào)定點(diǎn)電路252提供的，由它設(shè)定流出裝置10的理想溫度TSP。理想溫度TSP的設(shè)定通常是在生產(chǎn)期間完成的。
來(lái)自第五電路244的輸出信號(hào)也被送給顯示極236，以展示給裝置10的用戶。
最好還將控制系統(tǒng)20設(shè)計(jì)成能調(diào)節(jié)加熱裝置12的熱量輸出，以補(bǔ)償測(cè)出的流經(jīng)裝置10的流體流速的變化。如果加熱裝置12的熱量輸出主要是由所測(cè)出的上端70附近的液體溫度控制的話，這種調(diào)節(jié)是有益的。例如，加熱裝置10可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)熱量輸出和對(duì)以一定流速流動(dòng)的流體的溫度控制。在無(wú)任何其它控制裝置的情況下，流速的突然改變不會(huì)改變加熱裝置12的熱量輸出，直到由上傳感器130測(cè)出上端70的溫度變化。
例如，在維持穩(wěn)定供熱的前提下，血液流速的突然加快會(huì)導(dǎo)致流出裝置10的血液的溫度降低。如下文所要提及的，裝置12隨后的熱量輸出會(huì)增加，但這種增加可能不會(huì)及時(shí)或足于將位于或接近封套44出口的血液加熱至需要的溫度。因此，需要盡可能快地測(cè)出流速的改變，在優(yōu)選實(shí)施方案中，是測(cè)接近入口74處的流速變化。
在該優(yōu)選實(shí)施方案中，可以通過(guò)監(jiān)視心軸在接近通道46下端76附近的溫度變化而測(cè)定流速變化，上述部位是流體最初流入封套44的地方。通過(guò)使加熱裝置12具有較穩(wěn)定的熱量輸出和低溫輸入流體，流體流量的顯著變化通常會(huì)反映在由下溫度傳感裝置132a和132b測(cè)出的心軸24下端的溫度變化上。例如，流入通道46的流體的流速的明顯加快，通常會(huì)使所述的心軸下端相當(dāng)迅速地冷卻。因此，加熱芯16的熱量輸出會(huì)增加。相反，流入通道46的流體的流速的明顯下降通常會(huì)導(dǎo)致心軸24的下端相當(dāng)迅速的加熱。因此，加熱芯16的熱量輸出會(huì)減少。
將來(lái)自每個(gè)下溫度傳感器放大電路的輸出信號(hào)提供給第6個(gè)比較電路248。由第6比較電路248輸出的信號(hào)代表由下溫度傳感裝置132a和132b輸入的較高溫度，該信號(hào)被輸入微分電路246，由該電路產(chǎn)生輸入運(yùn)算比較電路246的第二輸入信號(hào)。由微分電路246產(chǎn)生的第二輸入信號(hào)以至少部分取決于由下溫度傳感裝置132a和132b測(cè)出的溫度變化速率的形式變化。
由運(yùn)算電路246綜合來(lái)自微分電路250的輸入信號(hào)和根據(jù)測(cè)出溫度與預(yù)定溫度TSP之間的平均差做出的能量測(cè)定結(jié)果，并將一個(gè)信號(hào)輸出到能量調(diào)節(jié)電路254。理想的是，所述動(dòng)力調(diào)節(jié)電路254是一個(gè)脈寬調(diào)制器之類的裝置，不過(guò)，也可以采用其它其它合適的調(diào)節(jié)電路。來(lái)自動(dòng)力調(diào)節(jié)電路254的輸出被作為第一輸入供給連接器256。
控制系統(tǒng)20還包括一個(gè)安全裝置，其主要作用是流出裝置10的流體過(guò)熱，并相應(yīng)啟動(dòng)報(bào)警電路232。該安全裝置包括當(dāng)上溫度傳感裝置130a和130b以及下溫度傳感裝置132a和132b中的任一個(gè)測(cè)出一個(gè)誘發(fā)溫度TT時(shí)切斷加熱芯16的電源的過(guò)程。該誘發(fā)溫度TT優(yōu)選介于預(yù)定溫度TSP和報(bào)警溫度TU1和TU2之間。在優(yōu)選實(shí)施方案中，由控制系統(tǒng)20將誘發(fā)溫度TT設(shè)定為等于預(yù)定溫度TSP+1℃。當(dāng)探測(cè)到的溫度低于誘發(fā)溫度TT時(shí)，恢復(fù)電力供應(yīng)。由比較電路244輸出的由上溫度傳感裝置130a和130b測(cè)出的較高溫度的輸出信號(hào)被提供給第一預(yù)定溫度比較電路258，由該電路將該溫度與誘發(fā)溫度TT加以比較。如果該溫度至少等于或高于誘發(fā)溫度TT，將一個(gè)指示性輸出信號(hào)作為輸入信號(hào)提供給連接器256。
類似地，由第六比較電路248輸出的表示由下溫度傳感裝置132a和132b測(cè)出的較高溫度的輸出信號(hào)被提供給第二定點(diǎn)比較電路262，由該電路對(duì)所述溫度和第二誘發(fā)溫度TT2加以比較，第二誘發(fā)溫度優(yōu)選與第一誘發(fā)溫度相同(不過(guò)，兩種誘發(fā)溫度也可以不同)。如果顯示的溫度至少等于或高于第二誘發(fā)溫度時(shí)，一個(gè)指示性輸出信號(hào)被作為第三個(gè)輸入信號(hào)提供給連接器256。
除非連接器256接收來(lái)自第一定點(diǎn)比較電路258的輸出信號(hào)或來(lái)自第二定點(diǎn)指示電路262的輸出信號(hào)，連接器254傳送由動(dòng)力調(diào)節(jié)電路254提供的第一輸出信號(hào)至開關(guān)電路264，該電路優(yōu)選為一個(gè)零交點(diǎn)固體繼電器之類的裝置。由開關(guān)電路264選擇性地控制供給加熱器26的電力，使加熱器能輸出足夠的熱量把流經(jīng)該裝置的流體加熱至理想的出口或預(yù)定溫度。
不過(guò)，來(lái)自定點(diǎn)比較電路258、262中任一個(gè)的輸出超過(guò)了來(lái)自動(dòng)電調(diào)節(jié)輸出254的輸出時(shí)，可導(dǎo)致開關(guān)電路264切斷加熱器26的電源。當(dāng)測(cè)出的最高溫度低于誘發(fā)溫度TT1、TT2時(shí)，動(dòng)力調(diào)節(jié)電路254的控制得以恢復(fù)。
盡管在所述優(yōu)選實(shí)施方案中加熱器10的控制邏輯是用一種新型電路元件裝置實(shí)現(xiàn)的，但也可以用其它方法控制加熱器26的輸出，以便對(duì)流體進(jìn)行可控制的加熱。預(yù)計(jì)，上述控制也可以用一臺(tái)微處理器及適當(dāng)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)?？蓪⑸鲜龀绦蜓b入非永久存儲(chǔ)器或永久存儲(chǔ)器或多種類型存儲(chǔ)器的組合形式中。除了可將部分程序存入不同的存儲(chǔ)器單元之外，該程序的某些部分可以清除，以便對(duì)加熱器10用于不同流體時(shí)的工作參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程編程或簡(jiǎn)易設(shè)計(jì)。
控制板參見圖1和2，底座18大致被做成方形。底座18的正面122上設(shè)有一個(gè)觀察孔140，通過(guò)該孔可以看到顯示器238。一個(gè)碰鎖門142構(gòu)成底座18的一部分并通過(guò)一個(gè)較鏈連接在其正面140上。同時(shí)參見圖5和4，由碰鎖門142對(duì)總體上用144表示的控制板提供保護(hù)性覆蓋?？刂瓢?44方便了技術(shù)人員對(duì)裝置10的控制系統(tǒng)20進(jìn)行的測(cè)試?？刂瓢迳习ò粹o開關(guān)146，這些開關(guān)構(gòu)成了對(duì)上溫度傳感器130a和130b以及下溫度傳感器132a和132b的測(cè)試。與按鈕開關(guān)146相關(guān)的有一個(gè)開關(guān)148，由它選擇多種測(cè)試條件中的一種。按下按鈕開關(guān)146中的一個(gè)，可以在相應(yīng)的溫度傳感裝置上模擬故障狀態(tài)，并導(dǎo)致觸發(fā)報(bào)警電路232或報(bào)警狀態(tài)。另外，當(dāng)一個(gè)按鈕開關(guān)146被按下時(shí)，一個(gè)燈150發(fā)光顯示。
具體測(cè)試條件取決于開關(guān)148的位置。在第一種位置下，按下一個(gè)按鈕開關(guān)146，模擬故障傳感器，從而啟動(dòng)報(bào)警電路232，啟動(dòng)斷開繼電器240。該斷開斷電器240可由電復(fù)位開關(guān)154復(fù)位。當(dāng)復(fù)位開關(guān)154被按下時(shí)，一個(gè)相關(guān)的LED指示燈發(fā)光，繼電器240被復(fù)位后指示燈150熄滅。
通過(guò)將開關(guān)148調(diào)節(jié)到第二位置，并按下開關(guān)146中的一個(gè)，可以由電位計(jì)158模擬過(guò)熱狀態(tài)。在調(diào)節(jié)電位計(jì)時(shí)，技術(shù)人員可以觀察顯示器238，如果控制系統(tǒng)20工作正常，則報(bào)警電路232在顯示器顯示超過(guò)了報(bào)警溫度時(shí)啟動(dòng)。斷開繼電器被啟動(dòng)，指示燈150也發(fā)光。按下復(fù)位開關(guān)154，使電路復(fù)位。
另外，控制系統(tǒng)20包括用于測(cè)定顯示器238是否已校正好的裝置160。更具體地講，用于證實(shí)顯示器238的校正作用的裝置是一個(gè)預(yù)定參考電壓電路161及一個(gè)相關(guān)的燈162。該溫度定點(diǎn)校正裝置還包括可調(diào)定點(diǎn)電路152和一個(gè)相關(guān)的燈164。
為了設(shè)定加熱裝置10的正確模式，使其進(jìn)行正常工作，顯示校正，或溫度定點(diǎn)調(diào)節(jié)，優(yōu)選使用一個(gè)三位旋轉(zhuǎn)開關(guān)166。為了進(jìn)行所述測(cè)試之一，將模式選擇開關(guān)166旋至正確位置，并由技術(shù)人員查看顯示器上顯示的溫度。并由燈162或164發(fā)光，以指示正在進(jìn)行哪一種測(cè)試。如果正在進(jìn)行顯示器校正測(cè)試，顯示器將顯示一個(gè)相當(dāng)于預(yù)定測(cè)試電壓的溫度。例如，測(cè)試電壓可以相當(dāng)于50℃，因此，如果顯示器工作正常的話就會(huì)顯示這一溫度。如果正在進(jìn)行的是定點(diǎn)測(cè)試，顯示器將顯示該定點(diǎn)的溫度。開關(guān)166的第三種位置是使加熱裝置12處于正常工作狀態(tài)，而指示燈152、154則均已不再發(fā)光。
控制板144還包括用于測(cè)試控制電路的開關(guān)168，和用于測(cè)試用來(lái)根據(jù)下傳感器燈170的變化速度調(diào)節(jié)熱量輸出的電路的開關(guān)174。按下開關(guān)168、174中的任一個(gè)，同時(shí)使相應(yīng)的燈176發(fā)光，可以啟動(dòng)報(bào)警電路232，并切斷斷開繼電器240。通過(guò)按下復(fù)位開關(guān)154可以使報(bào)警電路232和斷開斷電器240復(fù)位，并使發(fā)光的燈176熄滅。
總之，可以由技術(shù)人員利用測(cè)試開關(guān)對(duì)各種報(bào)警狀態(tài)和觀察顯示器進(jìn)行檢查。在進(jìn)行每一種測(cè)試時(shí)，相應(yīng)的指示燈會(huì)發(fā)光。因此，當(dāng)所有測(cè)試都已結(jié)束，而且電路被正確復(fù)位后，所有指示燈都會(huì)熄滅。
在測(cè)試完畢后，關(guān)閉并鎖住門142，以防止該裝置10的后繼用戶進(jìn)入。為了確保裝置10正常工作，后繼用戶被限制在僅能使用開關(guān)鍵179(圖1)。如果在以后使用中發(fā)生“故障”報(bào)警情況，可以通過(guò)開關(guān)鍵179將裝置10斷開再接通可使控制系統(tǒng)20復(fù)位。在進(jìn)行上述調(diào)整后仍持續(xù)存在的報(bào)警狀態(tài)則可能意味著裝置10失靈。
參見圖1，底座18的優(yōu)選實(shí)施方案還包括一個(gè)用于固定氣泡收集器(未示出)的摩擦配合固定器180，所述氣泡收集器在給患者輸血或類似物體時(shí)被普遍采用。裝置10還包括一個(gè)蓋182，出于環(huán)保目的將其蓋在加熱芯16上端。
為便于安裝，裝置10包括一個(gè)與底座18連接的夾具184，由該夾具將該裝置夾緊在桿186上。夾具180還使得裝置10能從桿186上方便的除去。桿186通常以垂直取向存在，但由于裝置10的工作參數(shù)要求，該裝置可以以任意取向工作。
在工作時(shí)，將組件14可滑動(dòng)地插在心軸24外面，直到支座60接觸心軸24的外表面36。支座60與外表面36的接觸，使限制器40與表面36相互對(duì)準(zhǔn)，所形成的通道46在限制器與表面36的大部分表面積的表面之間具有均勻的間隙或厚度48(圖2)。另外，由限制器40與心軸24的下徑向槽94和上槽100之間較寬的間隙分別形成該通道入口歧管部分86的邊界86a和出口歧管部分98的邊界98a。
限制器40的下檔板108接觸心軸24的凸緣110。然后可以使組件14相對(duì)加熱裝置12轉(zhuǎn)動(dòng)，直到耳狀物118長(zhǎng)在設(shè)在夾具116上的切口120下面(圖1a)。
然后流體經(jīng)入口管104流入封套44。由管104對(duì)流體進(jìn)行導(dǎo)向，以便當(dāng)流體進(jìn)入封套44時(shí)，使該流體相對(duì)心軸24的外表面36呈切向，并沿著歧管86的縱向方向。當(dāng)流體流入通道46時(shí)，空氣被從該通道中排出，加注裝置10。
當(dāng)流體最初進(jìn)入通道46時(shí)，由流體充滿環(huán)繞心軸24的入口歧管86。然后該流體以層狀流動(dòng)形式沿心軸24長(zhǎng)度方向流動(dòng)。隨后，當(dāng)流體以大致為單向非限制性的垂直流形式向上繞加熱芯16流動(dòng)時(shí)，對(duì)其進(jìn)行加熱。當(dāng)裝置10啟動(dòng)時(shí)，由控制系統(tǒng)20(圖4)控制輸入該流動(dòng)流體的熱量，以便在流體流出通道46之前將該流體加熱到理想溫度。
由流體壓力形成向內(nèi)的徑向力，將側(cè)板54的內(nèi)部側(cè)壁壓向心軸24，并由一個(gè)相反的外向徑向力將板54的外部側(cè)壁57壓向限制器40。該向外的力繞限制器40周圍均勻分布，以改善限制器40在心軸24上的定心，而間隙48和通道46環(huán)繞加熱芯16有大致恒定的厚度。通道46的恒定厚度能改善流體的均勻加熱，以防出現(xiàn)熱點(diǎn)。另外，將側(cè)板54的內(nèi)部壓向加熱芯16有利于向流體傳熱。
然后，將加熱的流體匯集在出口歧管98中，并沿與該歧管長(zhǎng)度方向一致并大致與心軸24的表面36相切的方向，經(jīng)出口管105流出該歧管。
如果上管80與一個(gè)包括一個(gè)氣泡收集器(未示出)的輸送裝置連接，則可將該氣泡收集器連接在夾具180上。
當(dāng)醫(yī)療過(guò)程已達(dá)到不再需要加熱的血液的時(shí)候，加熱裝置12被關(guān)閉，而組件14相對(duì)加熱裝置12轉(zhuǎn)動(dòng)，直到耳狀物18從設(shè)在夾具116上的切口120中彈出。然后可沿向上方向可滑動(dòng)地將組件14從心軸24上除去，并用適當(dāng)方法加以處理。
從以上對(duì)操作過(guò)程的說(shuō)明可以看出，加熱裝置10的調(diào)試及操作十分簡(jiǎn)單，而操作監(jiān)視工作量很小。一般而言，所述調(diào)試包括將一次性組件14滑動(dòng)套在加熱裝置12上。按下開關(guān)鍵179啟動(dòng)組件10。監(jiān)視工作包括查看報(bào)警器和監(jiān)視顯示的溫度。
盡管已對(duì)血液加熱裝置的一種具體實(shí)施方案進(jìn)行了圖示和說(shuō)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在不超出本發(fā)明較廣義的范圍及由以下權(quán)利要求所限定的范圍的前提下，可以對(duì)上述方案加以改變和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1．一種用于加熱流經(jīng)一個(gè)組件的流體的裝置，所述組件具有一個(gè)入口和一個(gè)出口，并形成一個(gè)供流本流經(jīng)該組件用的通道，所述裝置包括一個(gè)大致為長(zhǎng)形的心軸，它有一個(gè)由高導(dǎo)熱性材料制成的外表面，其形狀適于滑動(dòng)接受所述組件，使該組件至少沿心軸長(zhǎng)度的一部分包封其外表面；一個(gè)與所述表面呈導(dǎo)熱接觸的可選擇控制的加熱器，一個(gè)控制電路，該電路可操作地與所述加熱器連接，并包括至少一個(gè)第一溫度傳感器，用于當(dāng)所述組件位于所述心軸周圍時(shí)探測(cè)該心軸表面接近該組件入口處的溫度，以及用于至少部分取決于由第一溫度傳感器測(cè)出的溫度的變化速度調(diào)整所述加熱器的熱量輸出的裝置。
2．如權(quán)利要求1的裝置，其特征在于所述控制系統(tǒng)還包括至少一個(gè)第二傳感器，用于探測(cè)所述心軸在接近所述組件出口處的溫度，以及用于至少部分根據(jù)由第二傳感器測(cè)出的溫度調(diào)節(jié)熱量輸出的裝置。
3．如權(quán)利要求2的裝置，其特征在于所述操縱系統(tǒng)包括若干第二傳感器，以及用于比較由第二傳感器測(cè)出的溫度與預(yù)定值的差的裝置。
4．如權(quán)利要求1的裝置，其特征在于所述操縱系統(tǒng)包括若干第一溫度傳感器，以及用于比較由第一溫度傳感器測(cè)出的溫度與預(yù)定值的差的裝置。
5．一種用于加熱流經(jīng)一個(gè)組件的流體的裝置，所述組件具有一個(gè)入口和一個(gè)出口，并形成一個(gè)供流體流經(jīng)該組件用的通道，所述裝置包括一個(gè)大致為長(zhǎng)形的心軸，它有一個(gè)由高導(dǎo)熱性材料制成的外表面，其形狀適于滑動(dòng)接受所述組件，使該組件至少沿心軸長(zhǎng)度的一部分包封其外表面；一個(gè)與所述表面呈導(dǎo)熱接觸的可選擇控制的加熱器；和一個(gè)控制電路，該電路可操作地與所述加熱器連接，并包括至少一個(gè)用于探測(cè)所述表面某一處溫度的第一溫度傳感器，以及用于至少部分根據(jù)第一溫度傳感器測(cè)出的溫度改變加熱器的輸出的裝置，所述改變裝置包括用于改變熱量輸出以便至少部分取決于所測(cè)出的溫度獲得理想溫度的第一裝置，和用于在所測(cè)出的溫度至少等于或高于上限溫度時(shí)切斷加熱器電源的第二裝置。
6．如權(quán)利要求5的裝置，其特征在于所述改變裝置包括用于在所測(cè)出的溫度至少等于或高于一個(gè)報(bào)警溫度時(shí)發(fā)出報(bào)警的第三裝置，所述報(bào)警溫度高于所述上限溫度。
7．如權(quán)利要求5的裝置，其特征在于所述第一溫度傳感器的安裝方式使其可以在所述組件位于所述心軸同周圍時(shí)探測(cè)所述表面上接近該組件入口處的溫度，所述控制系統(tǒng)包括至少一個(gè)第二傳感器，該傳感器的安裝方式使其可以在所述組件位于所述心軸周圍時(shí)，探測(cè)所述表面上接近該組件出口處的溫度。
8．如權(quán)利要求7的裝置，其特征在于改變裝置包括用于至少部分取決于由第二溫度傳感器測(cè)出的溫度的變化速度調(diào)節(jié)熱量輸出的裝置。
9．一種用于加熱流體的裝置，包括一個(gè)大致為截頭錐形并形成一個(gè)縱向軸線的組件，由該組件形成一個(gè)入口和一個(gè)出口，以及一個(gè)供流體從該入口流至該出口的密封通道，所述入口接近該組件的一端，所述出口接近該組件的另一端，該組件包括一個(gè)形成所述通道的外部邊界是的外部限制器；一個(gè)形成縱向軸線的大致為長(zhǎng)形的受熱心軸，該心軸具有一個(gè)外表面，至少該表面的一部分是由高導(dǎo)熱性材料制成，其形成適于滑動(dòng)接受所述組件，使該組件至少沿軸長(zhǎng)度的一部分覆蓋其外表面，由所述外表面形成所述通道的內(nèi)部邊界，將所述組件和外表面設(shè)計(jì)成形成所述通道，當(dāng)所述組件處于相對(duì)所述心軸的理想位置時(shí)，該通道至少在其部分長(zhǎng)度上具有大致恒定的厚度。
10．如權(quán)利要求9的裝置，其特征在于所述組件包括一個(gè)構(gòu)成所述通道內(nèi)壁的彈性側(cè)壁。
11．如權(quán)利要求10的裝置，其特征在于所述組件包括一個(gè)密封構(gòu)成所述通道的袋。
12．如權(quán)利要求9的裝置，其特征在于所述組件被設(shè)計(jì)成用于接合所述心軸，并讓該組件處于理想的相對(duì)位置上。
13．如權(quán)利要求12的裝置，其特征在于所述組件包括與所述限制器連接以便接合所述心軸并形成所述理想的相對(duì)位置的裝置。
14．如權(quán)利要求9的裝置，其特征在于至少將所述限制器和心軸中的一個(gè)設(shè)計(jì)成一個(gè)入口歧管部分和所述通道的第二個(gè)部分，該入口歧管的厚度大于所述第二部分的厚度，所述第二部分沿所述心軸延伸所述通道的大部分。
15．如權(quán)利要求14的裝置，其特征在于所述入口歧管被設(shè)計(jì)成繞所述心軸分布。
16．如權(quán)利要求14的裝置，其特征在于所述心軸包括一個(gè)形成所述入口歧管的徑向槽。
17．如權(quán)利要求14的裝置，其特征在于所述組件被設(shè)計(jì)成沿所述入口歧管引導(dǎo)輸入的流體。
18．如權(quán)利要求14的裝置，其特征在于所述組件包括用于沿所述入口歧管引導(dǎo)輸入的血液流的裝置。
19．如權(quán)利要求9的裝置，其特征在于所述限制器和心軸被設(shè)計(jì)成使形成的通道在其長(zhǎng)度的大部分上具有大致均勻的厚度。
20．如權(quán)利要求9的裝置，其特征在于所述限制器的內(nèi)表面為截頭錐形，并沒有會(huì)在所述通道的大部分長(zhǎng)度上夾緊該通道的任何結(jié)構(gòu)。
21．如權(quán)利要求14的裝置，其特征在于所述組件被設(shè)計(jì)成沿與所述心軸的外表面相切，并大致垂直于由該心軸形成的縱向軸線的方向引導(dǎo)輸入的血液流出并進(jìn)入所述入口歧管。
22．如權(quán)利要求9的裝置，其特征在于至少所述限制器和心軸的一個(gè)被設(shè)計(jì)成形成所述通道的出口歧管部分，該出口歧管的厚度大于沿所述心軸的包括所述通道長(zhǎng)度的大部分的一部分通道的厚度。
23．如權(quán)利要求22的裝置，其特征在于所述出口歧管被設(shè)計(jì)成在接近所述心軸的一端處環(huán)繞該心軸分布。
24．如權(quán)利要求22的裝置，其特征在于所述心軸包括一個(gè)構(gòu)成所述出口歧管一部分的徑向槽。
25．如權(quán)利要求22的裝置，其特征在于所述組件被設(shè)計(jì)成沿大致與所述出口歧管一致的方向引導(dǎo)輸出的流體流出所述通道。
26．如權(quán)利要求22的裝置，其特征在于所述組件被設(shè)計(jì)成沿所述心軸外部相切并大致垂直于由該心軸形成的縱向軸線的方向引導(dǎo)輸出的血液流出所述入口歧管。
27．調(diào)節(jié)一種流體加熱器的熱量輸出的方法，該加熱器有一個(gè)加熱心軸和一個(gè)位于該心軸周圍的組件，由該組件形成讓流體流經(jīng)該加熱器的通道，該方法的特征在于，它包括以下步驟選擇目標(biāo)溫度；測(cè)定所述心軸上第一位置的第一溫度；測(cè)定所述心軸上第二位置的第二溫度；和根據(jù)所述目標(biāo)溫度與所述第一溫度的差值以及所述第二溫度的變化速度調(diào)節(jié)所述心軸的熱量輸出。
28．如權(quán)利要求27的方法，其特征在于所述調(diào)節(jié)包括改變與所述心軸呈導(dǎo)熱接觸的加熱元件的電力供應(yīng)，并且包括以下步驟；選擇一個(gè)高于所述目標(biāo)溫度的上限溫度；至少將所述第一溫度和第二溫度中的一個(gè)與該上限溫度加以比較；和當(dāng)所述第一溫度和第二溫度中的至少一個(gè)至少等于或高于所述上限溫度時(shí)切斷所述加熱元件的電源。
29．如權(quán)利要求28的方法，還包括以下步驟選擇一個(gè)報(bào)警溫度，至少將所述第一溫度和第二溫度中的一個(gè)與該報(bào)警溫度加以比較；和當(dāng)所述第一溫度和第二溫度中的至少一個(gè)至少等于或高于所述報(bào)警溫度時(shí)發(fā)出警報(bào)。
30．如權(quán)利要求28的方法，還包括測(cè)定所述的心軸第三位置的第三溫度；將該第三溫度與所述第一溫度和第二溫度中至少一個(gè)加以比較；和當(dāng)所述第三溫度與所述對(duì)照溫度的差至少等于或高于預(yù)定的溫度差時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
31．一種用于加熱流體的裝置，包括一個(gè)大致為截頭錐形的并形成一個(gè)縱向抽線的組件，該組件形成一個(gè)入口和一個(gè)出口，以及一個(gè)供流體由該入口流到出口用的密封通道，所述入口接近所述組件的一端，所述出口接近該組件的另一端，該組件包括一個(gè)形成所述通道外部邊界的外部限制器；一個(gè)形成一個(gè)縱向軸線的大致為長(zhǎng)形的受熱心軸，該心軸有一個(gè)外表面，至少該表面的一部分是由高導(dǎo)熱性材料制成，其形狀適于滑動(dòng)接收所述組件，使該組件至少沿所述心軸長(zhǎng)度的一部分包封其表面，將所述組件和心軸的外表面設(shè)計(jì)成形成所述通道，以便當(dāng)流體流經(jīng)該通道時(shí)由流體在所述心軸表面的大部分上形成連續(xù)的層狀流，此時(shí)所述組件處于相對(duì)所述心軸的理想位置上。
32．一種用于加熱流經(jīng)一個(gè)大致為截頭錐形并形成一個(gè)縱向軸線的組件的流體的裝置，所述組件形成一個(gè)入口和一個(gè)出口，以及一個(gè)供流從該入口流至出口用的密封的通道，所述入口接近所述組件的一端，所述出口接近該組件的另一端，該組件包括一個(gè)形成所述通道的外部邊界的外部限制器，該裝置包括一個(gè)形成一條縱向軸線的大致為長(zhǎng)形的加熱芯軸，該芯軸有一個(gè)外表面，該表面的至少一部分是由高導(dǎo)熱性材料制成，其形狀適于滑動(dòng)接收所述組件，使該組件至少沿所述心軸長(zhǎng)度的一部分包封其表面，由所述心軸形成一個(gè)內(nèi)部空腔；和一個(gè)板式加熱器，位于所述空腔內(nèi)并與所述心軸呈導(dǎo)熱接觸，該加熱器由沿所述心軸長(zhǎng)度方向的、具有不同熱量輸出的多個(gè)帶組成。
33．如權(quán)利要求32的裝置，其特征在于所述帶中第一個(gè)帶的熱量輸出大于第二個(gè)帶的，當(dāng)所述組件可滑動(dòng)地位于所述心軸周圍時(shí)，第一個(gè)帶位于接近該組件的入口處。
全文摘要
提供了一種用于對(duì)液體進(jìn)行有控制地加熱的裝置(10)。裝置(10)有一個(gè)大致為長(zhǎng)形的加熱芯(16),該加熱芯有一個(gè)由高導(dǎo)熱性材料制成的外表面(36),并被做成截頭錐形,以便滑動(dòng)接受組件(14),使該組件至少沿加熱芯長(zhǎng)度的一部分包封其外表面。由組件(14)形成一個(gè)封閉通道(46),用于沿加熱芯(16)向上的單向?qū)訝盍鲃?dòng)。由一個(gè)控制系統(tǒng)(20)選擇性地操縱加熱芯(16),以使以不同流速流動(dòng)的流體在流出所述通道(46)之前被加熱至想要的溫度,而不被過(guò)分加熱。
文檔編號(hào)A61M5/44GK1204966SQ97191346
公開日1999年1月13日 申請(qǐng)日期1997年9月29日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月29日
發(fā)明者R·J·斯沃德, J·M·柯林斯, R·J·福爾尼, M·A·里德, J·T·德卡斯特羅 申請(qǐng)人:巴克斯特國(guó)際有限公司