CN1204966A

CN1204966A - 血液加热装置

Info

Publication number: CN1204966A
Application number: CN 97191346
Authority: CN
Inventors: R·J·斯沃德; J·M·柯林斯; R·J·福尔尼; M·A·里德; J·T·德卡斯特罗
Original assignee: Baxter International Inc
Current assignee: Baxter International Inc
Priority date: 1996-10-01
Filing date: 1997-09-29
Publication date: 1999-01-13

Abstract

提供了一种用于对液体进行有控制地加热的装置(10)。装置(10)有一个大致为长形的加热芯(16),该加热芯有一个由高导热性材料制成的外表面(36),并被做成截头锥形,以便滑动接受组件(14),使该组件至少沿加热芯长度的一部分包封其外表面。由组件(14)形成一个封闭通道(46),用于沿加热芯(16)向上的单向层状流动。由一个控制系统(20)选择性地操纵加热芯(16),以使以不同流速流动的流体在流出所述通道(46)之前被加热至想要的温度,而不被过分加热。

Description

血液加热装置

发明背景

本发明总体上涉及一种流体加热装置，更具体地讲，涉及一种用于在受控制的温度条件下对诸如全血的亲代流体进行加热。以适用于输血过程等的装置。

通常，是在大约4℃的冷冻条件下贮存全血，以便能长时间保存全血的质量。当需要把这种血输入患者体内时，必须将其加热到37℃左右的人体温度，以避可能出现的低温以及随之而来的心里纤维性颤动和心脏收缩的危险。另一方面，如果在加热过程中让血液温度升的太高，则会使血液凝固或变质。

对于很多手术过程来说，为用于该手术过程而必须加热的血液量可以有很大波动。如果对足于应付一切预计情形的量的血液进行加热，则有可能不会把所有加热的血液都用掉，导致剩余血液的浪费，因为这种血液通常不能再被冷冻。另外，对于事故受害者或其它急救病例来说，对输血所需的大量血液加热所需的时间可能成为关键因素。

为了加热大量血液，可以在血液从贮存装置流入患者体内时对其进行加热。不过，对于诸多手术状态及过程来说，需要的流速是不同的。事实上，在同一次手术的过程中，血液的流速也可能有很大差异。例如，在手术过程中患者可能会突然出血，所以流入患者体内的血液必须急剧增加。而在停止出血后，血流会急剧减少。

因此，希望能够可控制地加热多种不同流速的流体，如血液，然后以大致恒定的理想温度将该流体输入患者体内。另外，如果该流体有一个温度上限，则在加热时不会发生过热并破坏该流体。

另外，希望提供一种装置，该装置的操作没有过高的复杂性，并具有一个能将流体精确加热至理想的出口温度的控制系统。

还希望提供一种用于加热流体的装置，该装置采用了安全装置，以避免因所述操纵系统失灵而导致的过分加热。另外，流体被加热的温度应当便于操作人员及其它相关人员了解。

而且，希望提供一种血液加热装置，该装置可简化在使用时的一切调试及操作监视，从而降低借用的可能性。

由于存在向身体注射受污染的流体会引起疾病传播的危险，非常重要的是，任何流体加热器都不允许污染流体。通常，在血液加热器上采用诸如一次性管或袋之类的一次性元件。在流体流经加热器时，该元件完全容纳该流体。

理想的是，所有一次性元件都便于与该加热器的“非一次性元件”一起使用。另外，如果该一次性元件是大致如上文所述加热器的一个元件的话，该元件应当能够付不同的流速，而且不会破坏该加热器的性能。此外，所有一次性元件均应有一个小的原始体积、以减少浪费。

因此，本发明的一个目的是提供一种用于流体加热的改进装置。一个相关的目的是提供这样一种装置，它特别适用于加热在手术中使用的诸如全血的冷冻亲代流体。

本发明的另一个目的是提供一种改进的流体加热装置，用于将各种流速的血液及其它亲代流体加热至大致恒定的温度。

本发明的再一个目的是提供一种改进的流体加热装置，该装置便于操作，且只需少量操作人员监视。

本发明的又一个目的是提供一种改进的流体加热装置，该装置只需极少的调试时间。而且，理想的是该调试过程可以高效、安全地实现。

本发明的另一个目的是提供一种改进的流体加热装置，其中，在加热过程中该装置上与流体接触的元件是一次性的。

本发明的另一个目的是提供一种一次性元件，该元件被设计成能与所述改进的加热装置的非一次性元件的操作性能结合。一个相关目的是提供这样一种一次性元件，该元件可适应多种不同的流速，而且不会破坏该改进的加热装置的操作性能。

本发明的再一个目的是提供一种采用了小的原始体积的一次性元件。一个相关目的是，该一次性元件有利于与非一次性元件的正确的操作结合。

发明概述

相应地，提供了一种用于加热流体流的装置。该装置可以在很宽的或不同的流速范围内对流体进行受控制的加热。该装置的一种优选一次性组件能适应不同的流速。

该装置包括一个加热座，该加热座具有一个构成一个轴线的大致为长形的受热心轴。该受热心轴外表面的至少一部分是由高导热性材料制成，其形状为可滑动地接收所述组件，以便该心轴主要通过传热加热流经该组件的流体。导热接触主要存在于所述心轴与组件之间。

所述组件包括一个外部限制器，一个袋与该限制器连接，并沿该限制器内表面放置。该袋有一个分别与连接管连接的入口和出口。该袋优选包括一对相互连接的侧壁，以便形成供流体在所述入口与出口之间流动用的层状密封通道。当该组件环绕该心轴设置时，所述层状通道大致沿该心轴表面周向延伸。

将所述组件和心轴设计成可相对该心轴调节该组件，使通过所述袋的通道呈希望的形状。更具体地讲，由所述外部限制器的内表面和该心轴的外表面托住并约束所述侧壁，以便在入口与出口之间形成理想形状的、不受限制的层状流。当流体流过该途径时对其进行受控制的加热。

另外，将该组件和心轴，设计成沿该心轴表面产生理想的流速分布。该理想的流速分布与沿该心轴表面的加热分布相互作用，以改善流体加热，而不会出现局部热点，热点的流体温度可能会超过其上限。

该装置还包括一个控制输入所述流动流体的热量的系统。根据温度传感器的输入，该控制系统可以改变热量的输入，以便把流体加热到理想的出口温度，而不会对该流体的任何部分过分加热。理想的是，该控制系统还能控制热量输入，以补偿可变的流速。

附图的简要说明

图1是本发明流体加热装置的一种优选实施方案的局部剖开的分解透视图；

图1a是构成图1所示流体加热装置一部分的夹具的透视图；

图2是图1所示流体加热装置的侧剖视图；

图3是构成图1所示流体加热装置一部分的一个组件的支座部分的放大了的剖视图；

图4是构成图1所示装置一部分的电气系统的功能性框图；

图5是图1所示加热装置的控制板的正视图；

图6是构成图1所示装置一部分的封套的平面图，示出的是其展开状态；和

图7是构成图1所示装置一部分的一种可连接组件的正视图。

对优选实施方案的说明

参见图1，本发明流体加热装置，特别是为加热血液而设计的一种优选实施方案总体上用10表示。加热器10包括一个总体上用12表示的加热装置，该加热装置对流经由结合的、总体上用14表示的组件形成的密封流通途径的流体进行可控制地加热，组件14优选为一次性的并可以去掉。加热装置12有一个与底座18连接的加热芯16，由底座18罩住如图4所示控制系统20的一部分。

再参见图2，加热芯16有一个心轴24，该心轴由诸如铝之类的高导热性材料构成。由一个做成片状的加热器26为心轴24供热，该加热器与心轴内表面28成传热接触。优选将内表面28做成形成一个跨过心轴24高度的筒形腔30，并形成一个轴线34，使加热器至少在所述腔的一部分，优选其大部分上延伸。

将心轴24的外表面36做成有利于一次性组件14绕心轴的可除去的包封定位。正如将要讨论的，组件14相对芯轴24的正确定位对于加热装置10最佳性能的实现来说是十分重要的。将心轴24外表面36和组件14做成互补的截头锥形。理想的是将表面36设计成能形成相对垂直参照线43的小的倾斜度。

可连接的组件

组件14包括一个外部限制器40，和一个内部袋或封套44，在流体流经装置10期间，由封套44形成一个大体为层状形状的密封通道46(图6)。重要的是对通道46进行专门设计，以便当流体流经加热装置10时，由加热装置12输出的热量将所有流体加热至理想温度，而且不会超过其上限温度。

对于加热装置10的优选实施方案来说，具有相当于加热芯厚度的大体上稳定的厚度的层状流动是十分理想的。因此，一次性元件14与心轴24之间正确的相对定位就变得很重要。如果限制器相对心轴24倾斜，通道46部分的厚度就会太小。流动会受到限制并变慢。类似地，所述通道在心轴另一侧部分的厚度会太大，流量也会太大。

因此，需要将限制器40和心轴24设计成能形成一个供通道46使用的边界47，以便当流体流经该通道时，该通道可沿心轴24表面积的大部分形成均匀的间隙或厚度48。在一种特别理想的设计中，通道46沿心轴24在该通道的大部分长度上形成向外的均匀厚度。限制器40的内表面50形成一个外部边界46a，并与外表面36的形状对映。由外表面36形成内部边界47b，当一次性组件14并列地、并正确地定位于心轴24上时，由外表面36和内表面50形成厚度均匀的通道46，至少在一部分，优选大部分该通道长度上是这样的。

在所述优选实施方案中，形成厚度约为0．2英寸的通道46，而且，这种通道厚度可产生理想结果。其它厚度也有可能产生足以使加热装置10在理想的参数范围内工作的结果。

为了便于对组件14进行正确定位所需的作业，优选将组件14套在心轴24上，而无论该组件与心轴的相对角度和取向如何。另外，还希望该组件能相对心轴24转动。因此，限制器40的内表面50和心轴24外表面36的水平截面大致为圆形，并且彼此同心对齐，由各个截面的圆心在心轴24的大部分长度上形成轴线52。理想的是，为了便于生产，轴线52和轴线34是共线的。

参见图6和7，封套44包括两个并列放置的层44，并沿其周向边缘56可密封地彼此连接在一起，以形成封闭的层状通道46的弹性侧壁57，使流体可以通过该通道流通。将封套44设计并弯折成盖住或位于侧边58上，使其呈对齐贴紧的关系，并形成截头形状，使封套可以插入限制器40中，并顺利盖住限制器40内表面50的至少一部分。理想的是，封套44能沿限制器40的大部分顺利并完全地盖住内表面50(图2)。

参见图2和6，当加压流体流经封套44时，由该流体将所述层54压向限制器40和心轴24，并由通道46保持边界47的形状。为了调节并使限流器40与心轴24对齐，形成沿心轴24轴向并沿其周向的、具有均匀间隙48的通道46，设置一系列从该限制器向内延伸的支座60(图3)。支座60接触心轴24的外表面36，以支承所述组件，使其处于相对该心轴的理想位置。

如图7所示，由支座60对通道46的“夹紧”和对层状流动的干扰是很小的。优选通道46的至少一部分，更优选超过其长度的一半沿心轴24外面延伸，通道46在封套44里的厚度在心轴周围是均匀的。而且，该心轴的另一个表面和限制器40在通道46主要部分，优选在其大部分上完全不受任何夹紧阻碍作用。这样，流经通道46的流体在心轴24外表面的主要部分以大体为层状形式流动。

在该优选实施方案中，封套44延伸盖住支座60。可以预想，支座60与心轴24的接触会损坏封套44。因此，在封套44上设有与支座60相对的加强凹坑64。凹坑64是这样设置的，当封套44在该凹坑处破裂或磨损时，不会破坏通道46。凹坑64最好是通过将片层54熔合在一起以便在与支座60接触的部分形成保护性密封而形成的。

重要的是，限制器40能够支承封套44，使以不同压力和流速流经通道46的流体不会导致该通道的厚度发生明显变化。另外，限制器40应当保护封套44。因此，在该优选实施方案中，该限制器优选是一个轻质刚性壳体66。还可期望壳体66是柔性的或挠性的，以减少贮存空间。还可以这样设计，由封套44的侧壁之一形成限制器40。

流入通道46内的流体最初被引导至绕心轴24的底座68流动，然后以层状形式沿表面36向上流至心轴上端70。在封套44下端部分76处设有一个流体入口74，在其上端部分80处设有一个出口78。

需要时由心轴24输入热量，将流体加热至理想的出口温度。尤其是当该流体有一个温度上限时，希望所述通道内及心轴24周围的流体流分布大致是均匀的。限制器40、封套44和心轴24相互配合，使流入通道46的流体首先环绕心轴24，然后形成大致均匀地沿心轴流动的层状流。

特别是在高流速下，当流体最初流入入口74中时，所述通道的宽度或间隙厚度会妨碍流体绕心轴的最初分布。因此，需要形成通道46的一个入口歧管部分86，这些歧管沿封套44的下部边缘环绕心轴24。该入口歧管86最好是通过设置心轴24或限制器40同时设置这二者而形成，使入口歧管86具有比通道46的中间部分或部分90厚度更宽的间隙厚度。

在该优选实施方案中，在心轴24上设有一个环绕底座68的径向槽，并由限制器40和槽形成入口歧管86的边界86a，如图1所示。另外，限制器40上可以设有一个向外延伸的径向环部分(未示中)。还希望可将心轴24和限制器40设计成能形成歧管86的边界86a。

由于类似原因，设置一个环绕心轴24上端70的所述通道的出口歧管98，该歧管优选通过在心轴上设置上部径向槽100而形成。由槽100和限制器40形成出口歧管98的边界98a。在上文中所提到的其它设计也是可取的。

为了与入口歧管86配合，将入口74做成沿该入口歧管的纵方向引导流体。类似地，将出口78做成使流出通道46的流体沿与该出口歧管98一致的方向流出。因此，入口74和出口78被做成相对限制器40和心轴24的弯曲的相反表面切向引导流体，并且与相应歧管的方向一致。可以看出，最好由入口74和出口78沿大致垂直于所述组件的轴线54的方向引导流体。

入口76与一个入口管104连接，并由该管引导流入的流体沿理想的切向和俯仰方向流动。环绕管104将层54的外缘密封粘合在一起。为了降低张力，相对限制器固定管104并进行定向，组件14包括一个与限制器连接的托架106。托架106还形成管104通过限制器40，并沿理想方向进入间隙48的通道。

出口78与一个与出口歧管98对齐的出口管105连接，而沿坡管98流动的流体被引入管105。层54的边缘56绕管105密封粘合在一起。为了减轻张力，相对限制器40固定管105并对其定向，组件14包括一个与限制器连接的上托架107。托架107还形成通过限制器40、并沿理想方向进入间隙48的通道。

封套44上可设有一系列向外的耳状物101，该耳状物与接片102(沿限制器40的边缘或接近其边缘设置)连接，并沿其内表面保持该封套呈层状形式。

当组件14被放在心轴24上，且高压流体流经通道46时，由层54将相反的液力施加在心轴和组件上。由于限制器40大致为圆形的水平截面，作用在限制器上的力被大致径向向外地引导并均衡地环绕心轴24周围。由限制器40的圆周张力抵消所述力，无须在加热装置12与一次性组件14之间使用锁定机构成加强连接点。

方向向反的液力迫使封套44的侧壁54与心轴24接触，以便在封套44与心轴之间形成良好的导热接触。

另外，为了正确定位组件14相对心轴24的的位置，在壳体44上设置一个下挡板108，以便与心轴24上的径向凸缘110紧贴接触，并使该壳体与心轴垂直对齐。预计，支座60的主要作用是使组件14相对底座18对齐，而挡板108与凸缘110之间的下部接触有利于防止该组件被使用者在无意中套在心轴24上。

参见图3和7，最好将支座60与限制器40做成一体，大致为长的楔形，并形成一个与心轴24接触的顶端114。支座60的高度“h”相当于间隙48的理想厚度(图2)。支座60可选择性地设置，以便当限制器40相对于心轴24正确定位时，该支座可接触心轴并形成间隙。理想的是，将支座64排列成水平对齐的两组，上面一组64a接近心轴24的上端，而下面一组64b接近该心轴下端。组64a和64b的每一个最好沿其周向等角度地隔开。

参见图1和1a，为了将组件14锁定在加热装置12上，并可以将该组件除去，所述加热装置包括一个由底座18的上表面117向上延伸的夹具116，使其接近心轴24。夹具116与设在限制器40下端的一个向外延伸的耳状物118配合。为了将套筒14固定在装置12上，将一次性组件14可滑动地装在心轴24上，直到其下挡板108接触凸缘110，而支座60接触心轴24。然后旋转套筒14，直到耳状物118卡在夹具116下面。如图1a所示，为了提供锁紧指示，并产生较小的分离阻力，沿该夹具的上部元件122的下表面设有切口120。将切口120设计成当组件14与底座18刚好对齐并固定在底座上时可以放入耳状物118。

加热装置

参见图2和7，在工作期间，待加热的流体流经入口管104、进入封套44并沿受热心轴24向上。由于在通道46下部46a的流体最冷，而接近出口78处的流体最有可能被过分加热，优选将加热器26设计成能产生沿心轴24长度方向改变并降低的热量输出。参见图2，在该优选实施方案中，加热板26被设计成使该加热板的热量输出被分成5个横向带124。每个带都有均匀的热量输出密度，不同的带的热量输出密度相差一个希望的比例。位于加热芯16一端的下横向带124a具有比位于上端的上横向带124b大的热量输出，中间带124c-124e的热量输出逐渐增加。

可将加热板26设计成使其上加热带124b的热量输出密度约占其下带124a热量输出密度的20％。业已发现，使下中间带124c的热量输出密度约为下带的75％，使中间带124d的热量输出密度约为下带124a的50％，使中间带124e的热量输出密度约为下带的30％可以产生良好效果。

同样可以期望，使加热芯16具有其它热量输出分布也可以取得满意效果。

参见图4，为了探测流体温度以便对流体加热进行控制，装置10包括至少一个，优选包括若干个位于接近心轴24上端处的温度传感装置130。装置10还包括至少一个，优选包括若干个位于接近心轴24下端处的温度传感装置132。理想的是，装置130和132位于心轴24的相应端。为了产生良好的温度传感覆盖和安全性，上传感装置130和下传感装置132优选包括2个独立的温度传感装置，使每个传感装置成对地位于心轴24相反的两侧或相隔180℃。同样优选的是，下传感装置132与上传感装置130垂直对齐。为了提供安全可靠的系统，温度传感装置130和132是热敏电阻。也可以采用其它类型的温度传感装置。

控制系统

参见图4，控制系统20特别适于控制加热芯16的运行，以便在流体以不同流速流经一次性组件14(图1)时将流体进行安全加热至理想温度而不会过热。通常，输入系统20的是来自上温度传感装置130a和130b以及下温度传感装置132a和132b的信号输出。由上温度传感装置130a和130b产生的信号输出分别由电路204a和204b放大。类似地，由下温度传感装置132a和132b产生的信号输出分别由电路206a和206b放大。

为了证实上温度传感装置130a和130b能正常工作，将来自每一个上传感装置的一个放大了的输出提供给第一比较电路208。由电路208确定分别由传感装置130a和130b测出的两种湿度的差值。然后由电路210对该差值和预定报警值△T′，优选为10℃比较。如果由传感装置130a和130b测出的两个温度的差值至少等于或大于△T′，就查出了很可能有故障的上温度传感装置130a、130b，并将第一个报警信号输出到OR键212。

为了证实下温度传感装置132a和132b工作正常，将来自每一个下传感装置132a和132b的放大了的输出提供给第二比较电路216。由电路216确定分别由传感装置132a和132b测出的两种温度的差值。然后由电路218对该差值和预定报警值△T²，优选为10°进行比较。如果由传感装置132a和132b所测出的两种温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温度传感装置132a和132b，并将第二个报警信号输出给OR键212。

参见图1，为了了解当流体流经套筒14(图1)时流体所发生的一切过热现象，由控制系统20监测心轴24的温度，并在至少以或超过预定的温度上限T^U1时报警并切断加热芯16的电源。具体地讲，将来自每一个上传感装置130a和130b的第二个放大了的输出提供给单独的相应的第三比较电路220。由每一个第三比较电路对测出的输入温度和温度上限T^U1进行比较。如果第三比较电路220中的一个确定所述测出的输入温度高于上限报警温度T^U1，就由该电路将第三个报警信号输出给OR键212。当被加热的流体是血液等时，T^U1优选为42℃。

类似地，将来自每一个下传感装置132a和132b的第二个放大了的信号提供给相应的、独立的第四比较电路224，由该电路对该输入信号和预定的报警温度T^U2进行比较。T^U2最好等于T^U1。如果电路224中的一个确定所测出的较高温度至少等于或高于T^U2，由该电路向OR键212输出第四个报警信号。

因此，可以看出，控制系统20是利用由温度传感装置所提供的显示温度确定是否上传感装置130a和130b之一工作正常，以及是否下传感装置132a和132b之一工作正常，并在确定一个传感装置工作不正常之后产生一个报警信号。另外，还由控制系统20确定正在由上传感装置130a和130b之一或下传感装置132a和132b之一探测的温度是否至少等于或大于相应的预定报警温度，并在达到或超过报警温度时产生一个报警信号。

控制系统20还包括一个电压监测电路230，由该电路监视供给加热板26和组成该控制系统的元件的电力。如果确定为异常状态，则由电压监视器230输出第五个报警信号。

如果OR键212分别接收到分别来自电路210、218、220、224或230的第一、二、三、四或五个信号，则把一个信号传送给报警电路232。由报警电路232之一启动至少一个声音报警器234，由该报警器提醒医院护士出现了异常情况。另一个报警电路232可以启动一个由诸如反射光或若干显示板238产生的视觉报警。除了启动报警器234外，来自OR键212的输出信号也可以被送出，以启动一个断路继电器240，由它切断供给加热芯16上的加热板26(图2)的电力。在该优选实施方案中，当报警状态不再存在时，通过断开和接通所述装置，可将断路继电路240切换至接通状态。

参见图1，控制系统20至少以部分取决于由上温度传感装置130a和130b中至少一个，以及下温度传感装置132a和132b至少一个测出的温度的形式可操作地控制流体加热。当流体从装置10中流出时的温度通常最高，此时该流体接近心轴24的上端70。因此，在优选实施方案中，控制系统20以至少部分取决于由上温度传感装置130a和130b测出的最高温度的形式控制加热芯16的加热。在这一作业过程中，将来自每一个上温度传感器130a和130b的放大了的输出信号提供给第五个比较电路244。由第五电路244将输入的两个温度中较高的一个输出给第一运算电路246。由该运算电路246将输入的温度与预定温度T^SP进行比较，并对在测定加热器26所需能量的预定时间内的差值加以平均。所述设定温度输入是由可调定点电路252提供的，由它设定流出装置10的理想温度T^SP。理想温度T^SP的设定通常是在生产期间完成的。

来自第五电路244的输出信号也被送给显示极236，以展示给装置10的用户。

最好还将控制系统20设计成能调节加热装置12的热量输出，以补偿测出的流经装置10的流体流速的变化。如果加热装置12的热量输出主要是由所测出的上端70附近的液体温度控制的话，这种调节是有益的。例如，加热装置10可以实现稳态热量输出和对以一定流速流动的流体的温度控制。在无任何其它控制装置的情况下，流速的突然改变不会改变加热装置12的热量输出，直到由上传感器130测出上端70的温度变化。

例如，在维持稳定供热的前提下，血液流速的突然加快会导致流出装置10的血液的温度降低。如下文所要提及的，装置12随后的热量输出会增加，但这种增加可能不会及时或足于将位于或接近封套44出口的血液加热至需要的温度。因此，需要尽可能快地测出流速的改变，在优选实施方案中，是测接近入口74处的流速变化。

在该优选实施方案中，可以通过监视心轴在接近通道46下端76附近的温度变化而测定流速变化，上述部位是流体最初流入封套44的地方。通过使加热装置12具有较稳定的热量输出和低温输入流体，流体流量的显著变化通常会反映在由下温度传感装置132a和132b测出的心轴24下端的温度变化上。例如，流入通道46的流体的流速的明显加快，通常会使所述的心轴下端相当迅速地冷却。因此，加热芯16的热量输出会增加。相反，流入通道46的流体的流速的明显下降通常会导致心轴24的下端相当迅速的加热。因此，加热芯16的热量输出会减少。

将来自每个下温度传感器放大电路的输出信号提供给第6个比较电路248。由第6比较电路248输出的信号代表由下温度传感装置132a和132b输入的较高温度，该信号被输入微分电路246，由该电路产生输入运算比较电路246的第二输入信号。由微分电路246产生的第二输入信号以至少部分取决于由下温度传感装置132a和132b测出的温度变化速率的形式变化。

由运算电路246综合来自微分电路250的输入信号和根据测出温度与预定温度T^SP之间的平均差做出的能量测定结果，并将一个信号输出到能量调节电路254。理想的是，所述动力调节电路254是一个脉宽调制器之类的装置，不过，也可以采用其它其它合适的调节电路。来自动力调节电路254的输出被作为第一输入供给连接器256。

控制系统20还包括一个安全装置，其主要作用是流出装置10的流体过热，并相应启动报警电路232。该安全装置包括当上温度传感装置130a和130b以及下温度传感装置132a和132b中的任一个测出一个诱发温度T^T时切断加热芯16的电源的过程。该诱发温度T^T优选介于预定温度T^SP和报警温度T^U1和T^U2之间。在优选实施方案中，由控制系统20将诱发温度T^T设定为等于预定温度T^SP+1℃。当探测到的温度低于诱发温度T^T时，恢复电力供应。由比较电路244输出的由上温度传感装置130a和130b测出的较高温度的输出信号被提供给第一预定温度比较电路258，由该电路将该温度与诱发温度T^T加以比较。如果该温度至少等于或高于诱发温度T^T，将一个指示性输出信号作为输入信号提供给连接器256。

类似地，由第六比较电路248输出的表示由下温度传感装置132a和132b测出的较高温度的输出信号被提供给第二定点比较电路262，由该电路对所述温度和第二诱发温度T^T2加以比较，第二诱发温度优选与第一诱发温度相同(不过，两种诱发温度也可以不同)。如果显示的温度至少等于或高于第二诱发温度时，一个指示性输出信号被作为第三个输入信号提供给连接器256。

除非连接器256接收来自第一定点比较电路258的输出信号或来自第二定点指示电路262的输出信号，连接器254传送由动力调节电路254提供的第一输出信号至开关电路264，该电路优选为一个零交点固体继电器之类的装置。由开关电路264选择性地控制供给加热器26的电力，使加热器能输出足够的热量把流经该装置的流体加热至理想的出口或预定温度。

不过，来自定点比较电路258、262中任一个的输出超过了来自动电调节输出254的输出时，可导致开关电路264切断加热器26的电源。当测出的最高温度低于诱发温度T^T1、T^T2时，动力调节电路254的控制得以恢复。

尽管在所述优选实施方案中加热器10的控制逻辑是用一种新型电路元件装置实现的，但也可以用其它方法控制加热器26的输出，以便对流体进行可控制的加热。预计，上述控制也可以用一台微处理器及适当程序来实现。可将上述程序装入非永久存储器或永久存储器或多种类型存储器的组合形式中。除了可将部分程序存入不同的存储器单元之外，该程序的某些部分可以清除，以便对加热器10用于不同流体时的工作参数进行远程编程或简易设计。

控制板

参见图1和2，底座18大致被做成方形。底座18的正面122上设有一个观察孔140，通过该孔可以看到显示器238。一个碰锁门142构成底座18的一部分并通过一个较链连接在其正面140上。同时参见图5和4，由碰锁门142对总体上用144表示的控制板提供保护性覆盖。控制板144方便了技术人员对装置10的控制系统20进行的测试。控制板上包括按钮开关146，这些开关构成了对上温度传感器130a和130b以及下温度传感器132a和132b的测试。与按钮开关146相关的有一个开关148，由它选择多种测试条件中的一种。按下按钮开关146中的一个，可以在相应的温度传感装置上模拟故障状态，并导致触发报警电路232或报警状态。另外，当一个按钮开关146被按下时，一个灯150发光显示。

具体测试条件取决于开关148的位置。在第一种位置下，按下一个按钮开关146，模拟故障传感器，从而启动报警电路232，启动断开继电器240。该断开断电器240可由电复位开关154复位。当复位开关154被按下时，一个相关的LED指示灯发光，继电器240被复位后指示灯150熄灭。

通过将开关148调节到第二位置，并按下开关146中的一个，可以由电位计158模拟过热状态。在调节电位计时，技术人员可以观察显示器238，如果控制系统20工作正常，则报警电路232在显示器显示超过了报警温度时启动。断开继电器被启动，指示灯150也发光。按下复位开关154，使电路复位。

另外，控制系统20包括用于测定显示器238是否已校正好的装置160。更具体地讲，用于证实显示器238的校正作用的装置是一个预定参考电压电路161及一个相关的灯162。该温度定点校正装置还包括可调定点电路152和一个相关的灯164。

为了设定加热装置10的正确模式，使其进行正常工作，显示校正，或温度定点调节，优选使用一个三位旋转开关166。为了进行所述测试之一，将模式选择开关166旋至正确位置，并由技术人员查看显示器上显示的温度。并由灯162或164发光，以指示正在进行哪一种测试。如果正在进行显示器校正测试，显示器将显示一个相当于预定测试电压的温度。例如，测试电压可以相当于50℃，因此，如果显示器工作正常的话就会显示这一温度。如果正在进行的是定点测试，显示器将显示该定点的温度。开关166的第三种位置是使加热装置12处于正常工作状态，而指示灯152、154则均已不再发光。

控制板144还包括用于测试控制电路的开关168，和用于测试用来根据下传感器灯170的变化速度调节热量输出的电路的开关174。按下开关168、174中的任一个，同时使相应的灯176发光，可以启动报警电路232，并切断断开继电器240。通过按下复位开关154可以使报警电路232和断开断电器240复位，并使发光的灯176熄灭。

总之，可以由技术人员利用测试开关对各种报警状态和观察显示器进行检查。在进行每一种测试时，相应的指示灯会发光。因此，当所有测试都已结束，而且电路被正确复位后，所有指示灯都会熄灭。

在测试完毕后，关闭并锁住门142，以防止该装置10的后继用户进入。为了确保装置10正常工作，后继用户被限制在仅能使用开关键179(图1)。如果在以后使用中发生“故障”报警情况，可以通过开关键179将装置10断开再接通可使控制系统20复位。在进行上述调整后仍持续存在的报警状态则可能意味着装置10失灵。

参见图1，底座18的优选实施方案还包括一个用于固定气泡收集器(未示出)的摩擦配合固定器180，所述气泡收集器在给患者输血或类似物体时被普遍采用。装置10还包括一个盖182，出于环保目的将其盖在加热芯16上端。

为便于安装，装置10包括一个与底座18连接的夹具184，由该夹具将该装置夹紧在杆186上。夹具180还使得装置10能从杆186上方便的除去。杆186通常以垂直取向存在，但由于装置10的工作参数要求，该装置可以以任意取向工作。

在工作时，将组件14可滑动地插在心轴24外面，直到支座60接触心轴24的外表面36。支座60与外表面36的接触，使限制器40与表面36相互对准，所形成的通道46在限制器与表面36的大部分表面积的表面之间具有均匀的间隙或厚度48(图2)。另外，由限制器40与心轴24的下径向槽94和上槽100之间较宽的间隙分别形成该通道入口歧管部分86的边界86a和出口歧管部分98的边界98a。

限制器40的下档板108接触心轴24的凸缘110。然后可以使组件14相对加热装置12转动，直到耳状物118长在设在夹具116上的切口120下面(图1a)。

然后流体经入口管104流入封套44。由管104对流体进行导向，以便当流体进入封套44时，使该流体相对心轴24的外表面36呈切向，并沿着歧管86的纵向方向。当流体流入通道46时，空气被从该通道中排出，加注装置10。

当流体最初进入通道46时，由流体充满环绕心轴24的入口歧管86。然后该流体以层状流动形式沿心轴24长度方向流动。随后，当流体以大致为单向非限制性的垂直流形式向上绕加热芯16流动时，对其进行加热。当装置10启动时，由控制系统20(图4)控制输入该流动流体的热量，以便在流体流出通道46之前将该流体加热到理想温度。

由流体压力形成向内的径向力，将侧板54的内部侧壁压向心轴24，并由一个相反的外向径向力将板54的外部侧壁57压向限制器40。该向外的力绕限制器40周围均匀分布，以改善限制器40在心轴24上的定心，而间隙48和通道46环绕加热芯16有大致恒定的厚度。通道46的恒定厚度能改善流体的均匀加热，以防出现热点。另外，将侧板54的内部压向加热芯16有利于向流体传热。

然后，将加热的流体汇集在出口歧管98中，并沿与该歧管长度方向一致并大致与心轴24的表面36相切的方向，经出口管105流出该歧管。

如果上管80与一个包括一个气泡收集器(未示出)的输送装置连接，则可将该气泡收集器连接在夹具180上。

当医疗过程已达到不再需要加热的血液的时候，加热装置12被关闭，而组件14相对加热装置12转动，直到耳状物18从设在夹具116上的切口120中弹出。然后可沿向上方向可滑动地将组件14从心轴24上除去，并用适当方法加以处理。

从以上对操作过程的说明可以看出，加热装置10的调试及操作十分简单，而操作监视工作量很小。一般而言，所述调试包括将一次性组件14滑动套在加热装置12上。按下开关键179启动组件10。监视工作包括查看报警器和监视显示的温度。

尽管已对血液加热装置的一种具体实施方案进行了图示和说明，但本领域技术人员可以理解，在不超出本发明较广义的范围及由以下权利要求所限定的范围的前提下，可以对上述方案加以改变和改进。

Claims

1．一种用于加热流经一个组件的流体的装置，所述组件具有一个入口和一个出口，并形成一个供流本流经该组件用的通道，所述装置包括：

一个大致为长形的心轴，它有一个由高导热性材料制成的外表面，其形状适于滑动接受所述组件，使该组件至少沿心轴长度的一部分包封其外表面；

一个与所述表面呈导热接触的可选择控制的加热器，一个控制电路，该电路可操作地与所述加热器连接，并包括至少一个第一温度传感器，用于当所述组件位于所述心轴周围时探测该心轴表面接近该组件入口处的温度，以及用于至少部分取决于由第一温度传感器测出的温度的变化速度调整所述加热器的热量输出的装置。

2．如权利要求1的装置，其特征在于所述控制系统还包括至少一个第二传感器，用于探测所述心轴在接近所述组件出口处的温度，以及用于至少部分根据由第二传感器测出的温度调节热量输出的装置。

3．如权利要求2的装置，其特征在于所述操纵系统包括若干第二传感器，以及用于比较由第二传感器测出的温度与预定值的差的装置。

4．如权利要求1的装置，其特征在于所述操纵系统包括若干第一温度传感器，以及用于比较由第一温度传感器测出的温度与预定值的差的装置。

5．一种用于加热流经一个组件的流体的装置，所述组件具有一个入口和一个出口，并形成一个供流体流经该组件用的通道，所述装置包括：

一个与所述表面呈导热接触的可选择控制的加热器；和

一个控制电路，该电路可操作地与所述加热器连接，并包括至少一个用于探测所述表面某一处温度的第一温度传感器，以及用于至少部分根据第一温度传感器测出的温度改变加热器的输出的装置，所述改变装置包括用于改变热量输出以便至少部分取决于所测出的温度获得理想温度的第一装置，和用于在所测出的温度至少等于或高于上限温度时切断加热器电源的第二装置。

6．如权利要求5的装置，其特征在于所述改变装置包括用于在所测出的温度至少等于或高于一个报警温度时发出报警的第三装置，所述报警温度高于所述上限温度。

7．如权利要求5的装置，其特征在于所述第一温度传感器的安装方式使其可以在所述组件位于所述心轴同周围时探测所述表面上接近该组件入口处的温度，所述控制系统包括至少一个第二传感器，该传感器的安装方式使其可以在所述组件位于所述心轴周围时，探测所述表面上接近该组件出口处的温度。

8．如权利要求7的装置，其特征在于改变装置包括用于至少部分取决于由第二温度传感器测出的温度的变化速度调节热量输出的装置。

9．一种用于加热流体的装置，包括：

一个大致为截头锥形并形成一个纵向轴线的组件，由该组件形成一个入口和一个出口，以及一个供流体从该入口流至该出口的密封通道，所述入口接近该组件的一端，所述出口接近该组件的另一端，该组件包括一个形成所述通道的外部边界是的外部限制器；

一个形成纵向轴线的大致为长形的受热心轴，该心轴具有一个外表面，至少该表面的一部分是由高导热性材料制成，其形成适于滑动接受所述组件，使该组件至少沿轴长度的一部分覆盖其外表面，由所述外表面形成所述通道的内部边界，将所述组件和外表面设计成形成所述通道，当所述组件处于相对所述心轴的理想位置时，该通道至少在其部分长度上具有大致恒定的厚度。

10．如权利要求9的装置，其特征在于所述组件包括一个构成所述通道内壁的弹性侧壁。

11．如权利要求10的装置，其特征在于所述组件包括一个密封构成所述通道的袋。

12．如权利要求9的装置，其特征在于所述组件被设计成用于接合所述心轴，并让该组件处于理想的相对位置上。

13．如权利要求12的装置，其特征在于所述组件包括与所述限制器连接以便接合所述心轴并形成所述理想的相对位置的装置。

14．如权利要求9的装置，其特征在于至少将所述限制器和心轴中的一个设计成一个入口歧管部分和所述通道的第二个部分，该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轴延伸所述通道的大部分。

15．如权利要求14的装置，其特征在于所述入口歧管被设计成绕所述心轴分布。

16．如权利要求14的装置，其特征在于所述心轴包括一个形成所述入口歧管的径向槽。

17．如权利要求14的装置，其特征在于所述组件被设计成沿所述入口歧管引导输入的流体。

18．如权利要求14的装置，其特征在于所述组件包括用于沿所述入口歧管引导输入的血液流的装置。

19．如权利要求9的装置，其特征在于所述限制器和心轴被设计成使形成的通道在其长度的大部分上具有大致均匀的厚度。

20．如权利要求9的装置，其特征在于所述限制器的内表面为截头锥形，并没有会在所述通道的大部分长度上夹紧该通道的任何结构。

21．如权利要求14的装置，其特征在于所述组件被设计成沿与所述心轴的外表面相切，并大致垂直于由该心轴形成的纵向轴线的方向引导输入的血液流出并进入所述入口歧管。

22．如权利要求9的装置，其特征在于至少所述限制器和心轴的一个被设计成形成所述通道的出口歧管部分，该出口歧管的厚度大于沿所述心轴的包括所述通道长度的大部分的一部分通道的厚度。

23．如权利要求22的装置，其特征在于所述出口歧管被设计成在接近所述心轴的一端处环绕该心轴分布。

24．如权利要求22的装置，其特征在于所述心轴包括一个构成所述出口歧管一部分的径向槽。

25．如权利要求22的装置，其特征在于所述组件被设计成沿大致与所述出口歧管一致的方向引导输出的流体流出所述通道。

26．如权利要求22的装置，其特征在于所述组件被设计成沿所述心轴外部相切并大致垂直于由该心轴形成的纵向轴线的方向引导输出的血液流出所述入口歧管。

27．调节一种流体加热器的热量输出的方法，该加热器有一个加热心轴和一个位于该心轴周围的组件，由该组件形成让流体流经该加热器的通道，该方法的特征在于，它包括以下步骤：

选择目标温度；

测定所述心轴上第一位置的第一温度；

测定所述心轴上第二位置的第二温度；和

根据所述目标温度与所述第一温度的差值以及所述第二温度的变化速度调节所述心轴的热量输出。

28．如权利要求27的方法，其特征在于所述调节包括改变与所述心轴呈导热接触的加热元件的电力供应，并且包括以下步骤；

选择一个高于所述目标温度的上限温度；

至少将所述第一温度和第二温度中的一个与该上限温度加以比较；和

当所述第一温度和第二温度中的至少一个至少等于或高于所述上限温度时切断所述加热元件的电源。

29．如权利要求28的方法，还包括以下步骤：

选择一个报警温度，

至少将所述第一温度和第二温度中的一个与该报警温度加以比较；和

当所述第一温度和第二温度中的至少一个至少等于或高于所述报警温度时发出警报。

30．如权利要求28的方法，还包括：

测定所述的心轴第三位置的第三温度；

将该第三温度与所述第一温度和第二温度中至少一个加以比较；和

当所述第三温度与所述对照温度的差至少等于或高于预定的温度差时发出报警信号。

31．一种用于加热流体的装置，包括：

一个大致为截头锥形的并形成一个纵向抽线的组件，该组件形成一个入口和一个出口，以及一个供流体由该入口流到出口用的密封通道，所述入口接近所述组件的一端，所述出口接近该组件的另一端，该组件包括一个形成所述通道外部边界的外部限制器；

一个形成一个纵向轴线的大致为长形的受热心轴，该心轴有一个外表面，至少该表面的一部分是由高导热性材料制成，其形状适于滑动接收所述组件，使该组件至少沿所述心轴长度的一部分包封其表面，将所述组件和心轴的外表面设计成形成所述通道，以便当流体流经该通道时由流体在所述心轴表面的大部分上形成连续的层状流，此时所述组件处于相对所述心轴的理想位置上。

32．一种用于加热流经一个大致为截头锥形并形成一个纵向轴线的组件的流体的装置，所述组件形成一个入口和一个出口，以及一个供流从该入口流至出口用的密封的通道，所述入口接近所述组件的一端，所述出口接近该组件的另一端，该组件包括一个形成所述通道的外部边界的外部限制器，该装置包括：

一个形成一条纵向轴线的大致为长形的加热芯轴，该芯轴有一个外表面，该表面的至少一部分是由高导热性材料制成，其形状适于滑动接收所述组件，使该组件至少沿所述心轴长度的一部分包封其表面，由所述心轴形成一个内部空腔；和

一个板式加热器，位于所述空腔内并与所述心轴呈导热接触，该加热器由沿所述心轴长度方向的、具有不同热量输出的多个带组成。

33．如权利要求32的装置，其特征在于所述带中第一个带的热量输出大于第二个带的，当所述组件可滑动地位于所述心轴周围时，第一个带位于接近该组件的入口处。