DE112012002052T5

DE112012002052T5 - Fluidheizgeräte, -systeme und -verfahren

Info

Publication number: DE112012002052T5
Application number: DE112012002052.9T
Authority: DE
Inventors: Scott W. Newell
Original assignee: NxStage Medical Inc
Current assignee: NxStage Medical Inc
Priority date: 2011-05-12
Filing date: 2012-05-14
Publication date: 2014-02-20
Also published as: WO2012155149A3; WO2012155149A2; US20140072288A1; GB201320724D0; US20200284471A1; US10697667B2; EP2706966A2; US20180216846A1; GB2505363A; GB2505363B; US11747043B2

Abstract

Niedrig-Leckage-Strom-Fluid-Heizgerät und Systeme und Verfahren dafür. Das Fluid-Heizgerät hat eine Konfiguration, wobei ein Heizelement von einem Fluidkanal isoliert ist, um in das Fluid, das durch den Kanal passiert, einen zugelassenen Betrag von Leckage-Strom zu strömen zu lassen. Fluid, das durch das Fluid-Heizgerät passiert kann auf eine gewünschte Temperatur erwärmt werden. Eine Steuervorrichtung kann Steuersignale bereit stellen zum Ansteuern des Fluid-Heizgeräts auf die gewünschte Temperatur und zum Aufrechterhalten der Temperatut auf der gewünschten Temperatur.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Der offenbarte Gegenstand umfasst medizinische elektrische (ME) Geräte in Form von Fluidheiz- oder -erwärmungsgeräten und -systemen sowie Verfahren dafür.
HINTERGRUND
Vorbeugung und Schutz gegen Elektroschock oder Leckstrom ist eine wichtige Überlegung beim Entwurf von medizinischen elektrischen Geräten. Leckstrom bei medizinischen elektrischen Geräten kann als Weg definiert werden, den Strom zurücklegt, und kann Erdkriechstrom, Gehäusekriechstrom (oder Berührungsstrom), Patientenleckstrom, Patientenhilfsleckstrom und Netzspannung umfassen.
Die meisten medizinischen Geräte oder Vorrichtungen stehen in Kontakt mit einem Vorrichtungsbetreiber, einem Patienten oder beiden. Leckstrom ist zwar üblicherweise gering, aber auch das Stromausmaß, das ausreicht, um nachteilige physiologische Wirkungen im menschlichen Körper auszulösen, ist gering, weshalb Leckstrom durch das Design von medizinischen elektrischen Geräten auf sichere Werte begrenzt werden muss. Demgemäß müssen medizinische elektrische Geräte so entworfen werden, dass sie bestimmte Tests bestehen, um sicherzustellen, dass kein übermäßiger Leckstrom aus dem Netz, dem Gerätegehäuse oder Anwendungsteilen zu und durch menschliche(n) Körper(n) austritt. Teile des Standards ANSI/AAMI/IEC 60601 beschäftigen sich beispielsweise mit Sicherheitsanforderungen für medizinische elektrische Geräte.
Medizinische elektrische Geräte gehören zu einer bestimmten Klasse und zu einem bestimmten Typ, wobei die Kategorisierung in Klassen auf der Form des Schutzes gegen Elektroschock oder Leckstrom basiert, und die Kategorisierung in Typen durch den Grad an Schutz gegen Elektroschock oder Leckstrom definiert ist.
Medizinische elektrische Geräte der Klasse I weisen eine Schutzleitung auf. Das wichtigste Mittel zum Schutz von medizinischen elektrischen Geräten der Klasse I ist die Isolation zwischen „lebenden” Teilen und exponierten leitenden Teilen, wie z. B. einem Metallgehäuse. Zusätzlicher Schutz wird durch den Schutzleiter bereitgestellt. Fehler- oder Leckstrom kann über den Schutzleiteranschluss vom Netz in die Erde fließen, wodurch eine Schutzvorrichtung (z. B. ein Leitungsschutzschalter oder eine Sicherung) das medizinische elektrische Gerät vom Netz trennt. Es gilt anzumerken, dass nicht alle medizinischen elektrischen Geräte mit einem Schutzleiter notwendigerweise als medizinisches elektrisches Gerät der Klasse I klassifiziert werden.
Medizinische elektrische Geräte der Klasse II weisen andererseits keinen Schutzleiter auf, und Schutz gegen Elektroschock ist durch verstärkte Isolation oder Doppelisolation gegeben. Bei Doppelisolation wird primärer Schutz durch eine erste Isolationsschicht (einschließlich Luft) bereitgestellt, und sekundärer Schutz wird durch eine zweite Isolationsschicht bereitgestellt. Aus medizinischen elektrischen Geräten der Klasse II kann Leckstrom austreten.
Verschiedene Typen von medizinischen elektrischen Geräten umfassen B, BF und CF, und jeder Typ kann einen anderen Grad an Schutz gegen Elektroschock oder Leckstrom bieten. Im Allgemeinen bezeichnet B medizinische elektrische Geräte, die einen speziellen Grad an Schutz gegen Elektroschock bereitstellen, insbesondere in Bezug auf Leckstrom und Verlässlichkeit des Schutzleiters (falls vorhanden). BF ist wie Typ B, jedoch mit einem oder mehreren isolierten oder erdfreien (F-Typ) Anwendungsteilen. CF stellt einen höheren Grad an Schutz gegen Elektroschock bereit als BF, insbesondere in Bezug auf das Zulassen von Leckstrom, und es weist erdfreie Teile auf. Beispielsweise müsste ein Anwendungsteil eines medizinischen elektrischen Geräts der Klasse II vom CF-Typ so aufgebaut sein, dass Leckstrom von weniger als 10 μA freigesetzt wird. Ein Anwendungsteil kann übrigens als Teil des medizinischen elektrischen Geräts definiert werden, das bei normaler Verwendung notwendigerweise in physischen Kontakt mit dem Patienten kommt, damit das Gerät seine Funktion erfüllen kann, oder das in Kontakt mit dem Patienten gebracht werden kann oder vom Patienten berührt werden muss.
Leckstrom kann aufgrund von Kapazität zwischen der Wechselstromquelle und dem Patienten entstehen. Eine niedrige dielektrische Konstante, kleine Oberfläche und große Abstände sind häufige Designanforderungen zur Minimierung von Leckstromfluss.
ZUSAMMENFASSUNG
In der Zusammenfassung sind Merkmale einiger Ausführungsformen beschrieben und identifiziert. Sie dient als praktische Zusammenfassung einiger, aber nicht aller, Ausführungsformen. Weiters sind in der Zusammenfassung entscheidende oder essentielle Merkmale der Ausführungsformen, Erfindungen oder Ansprüche nicht notwendigerweise angeführt.
Fluidheiz- oder -erwärmungsvorrichtungen und -systeme sowie Verfahren dafür gemäß den Ausführungsformen können bei intravenösen (IV) Therapien, einschließlich Bluttransfusionen (z. B. Blutnormalelektrolyt) und flüssige Infusionen (z. B. Kochsalzlösung, Elektrolytenlösung, Medikamente, spezielle Pharmazeutika, tödliche Injektionen usw.) eingesetzt werden.
Zu den hierin beschriebenen Ausführungsformen gehören erdfreie, extrakorporale Inline-Fluidheiz- oder -erwärmungsgeräte (und Systeme und Verfahren dafür), die durch im Wesentlichen keinen Leckstrom oder geringen Leckstrom gekennzeichnet sind, um beispielsweise einem oder mehreren vorhandenen, vorgesehenen oder zukünftigen medizinischen Standards für zulässigen Leckstrom zu genügen. Somit induzieren Fluidheizgeräte gemäß den Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands entweder im Wesentlichen keinen Storm in dem durch die Fluidheizvorrichtung fließenden Fluid und geben im Wesentlichen keinen Strom in dieses ab, oder sie geben nur ein zulässiges Ausmaß an Strom in das durch die Fluidheizvorrichtung fließende Fluid ab oder induzieren nur ein zulässiges Ausmaß darin. So erreicht im Wesentlichen keine oder nur ein zulässiges Ausmaß an Strom einen Patienten, der intravenös mit dem Fluidpfad verbunden ist, der durch eine Fluidheizvorrichtung gemäß den Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands erwärmt wird.
Zusätzlich zu geringem oder im Wesentlichen keinem Leckstrom können Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands ein Fluid, das mit einer anwendungsspezifisch zulässigen oder optimalen Durchflussgeschwindigkeit durchfließt (z. B. Transfusions- und Infusionsströmungsgeschwindigkeiten), rasch und gleichmäßig erwärmen. Echtzeit-Temperaturfühlung kann ebenfalls implementiert sein, um die Temperatur anzupassen und/oder die Fluid- oder Heizungstemperatur in Abstimmung mit vorbestimmten Maximal- und Minimaltemperaturwerten zu überwaschen. Gegebenenfalls können die maximalen und minimalen Temperaturwerte von einem Betreiber des Fluidheizgeräts elektronisch eingestellt oder rückgestellt sein.
Fluidheizgeräte gemäß den hierin beschriebenen Ausführungsformen können als freistehendes Gerät mit seinem eigenen Steuerungssystem konzipiert sein, das mit einem beliebigen geeigneten Fluidverarbeitungssystem eingesetzt werden kann. Oder Fluidheizgeräte gemäß den Ausführungsformen können auch ein Bestandteil eines spezifischen Fluidverarbeitungssystems sein, beispielsweise eines Dialysegeräts oder -systems. In letzterem Fall weist das Fluidheizgerät gegebenenfalls kein eigenes Steuerungssystem auf, sondern kann durch eine Steuereinheit des spezifischen Fluidverarbeitungssystems gesteuert werden, oder eine Steuereinheit des spezifischen Fluidverarbeitungssystems kann in Master-Slave-Betrieb mit einer Steuereinheit des Fluidheizgeräts arbeiten.
Gemäß den Ausführungsformen umfasst der offenbarte Gegenstand beliebige Systeme und/oder Verfahren, die zur Umsetzung eines beliebigen hierin beschriebenen Geräts konfiguriert sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nachstehend werden verschiedene Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen im Detail erläutert, wobei ähnliche Bezugszeichen für ähnliche Elemente stehen. Die beiliegenden Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Alle Werte und Abmessungen in den beiliegenden Grafiken und Figuren dienen lediglich zur Veranschaulichung und stellen gegebenenfalls keine tatsächlichen oder bevorzugten Werte oder Abmessungen dar. Gegebenenfalls sind einige Merkmale nicht dargestellt, um die Beschreibung von zugrundeliegenden Merkmalen zu erleichtern.
1A zeigt eine Querschnittsrückansicht eines Fluidheizgeräts gemäß einer Ausführungsform des offenbarten Gegenstands.
1B zeigt eine Draufsicht auf das Fluidheizgerät aus 1A.
2A zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform eines Fluidheizgeräts gemäß dem offenbarten Gegenstand.
2B zeigt eine Querschnittsansicht einer Variation des Fluidheizgeräts aus 2A.
3A ist eine Darstellung einer Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform eines Fluidheizgeräts gemäß dem offenbarten Gegenstand.
3B ist eine Darstellung einer Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform eines Fluidheizgeräts gemäß dem offenbarten Gegenstand.
4A zeigt einen Querschnitt eines Fluidheizgeräts gemäß einer weiteren Ausführungsform des offenbarten Gegenstands.
4B zeigt eine Draufsicht auf ein Fluidheizgerät gemäß einer weiteren Ausführungsform des offenbarten Gegenstands.
4C zeigt eine Querschnittsdarstellung eines Fluidheizgeräts einer weiteren Ausführungsform des offenbarten Gegenstands.
4D zeigt eine Querschnittsdarstellung einer Variation des Fluidheizgeräts aus 4C.
5A zeigt eine Querschnittsdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Fluidheizgeräts gemäß dem offenbarten Gegenstand.
5B zeigt eine Seitenansicht des Fluidheizgeräts gemäß 7A.
6A ist eine Draufsicht auf ein Mehrkanal-Fluidheizgerät mit nebeneinander angeordneten Kanälen gemäß einigen Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands.
6B ist eine Seitenansicht eines Mehrkanal-Fluidheizgeräts mit übereinander angeordneten Kanälen gemäß einigen Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands.
6C ist eine Darstellung einer Draufsicht eines Fluidheizgeräts mit einem Kanal mit einem verzweigten Abschnitt gemäß einigen Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands.
6D ist eine Seitenansicht eines Fluidheizgeräts mit einem nicht gleichförmigen Fluidkanal.
7A zeigt eine Seitenansicht eines Fluidheizgeräts mit einem Zubehörteil gemäß einigen Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands.
7B zeigt eine Seitenansicht des Fluidheizgeräts aus 5A mit einem weiteren Zubehörteil gemäß einigen Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands.
8 zeigt ein System mit dem Fluidheizgerät aus 1A und 1B als Bestandteil gemäß einigen Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands.
9A–9E zeigen Beispiele für Steuerschaltungen zur Steuerung von Fluidheizgeräten gemäß einigen Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands.
9F zeigt eine Stromsteuersignalausgabe der Schaltung aus 9E.
10A ist ein gemäß einigen Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands.
10B zeigt ist ein ein gemäß einigen der Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands.
11 veranschaulicht ein Verfahren gemäß einigen Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands.
12 zeigt ein Heizgerät gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die nachstehende ausführliche Beschreibung dient zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen zur Beschreibung verschiedener Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands und soll nicht die einzige Ausführungsform darstellen, in welcher der offenbarte Gegenstand umgesetzt werden kann. Um ein umfassendes Verständnis des offenbarten Gegenstands zu ermöglichen, umfasst die ausführliche Beschreibung spezifische Details. Fachleute auf dem Gebiet der Erfindung werden jedoch erkennen, dass der offenbarte Gegenstand auch ohne diese spezifischen Details umgesetzt werden kann. In manchen Fällen sind allgemein bekannte Strukturen und Bauteile in Blockdiagrammform dargestellt, um das Konzept des offenbarten Gegenstands klar aufzuzeigen.
Zu den hierin beschriebenen Ausführungsformen gehören Fluidheiz- oder -erwärmungsgeräte (und Systeme und Verfahren dafür), die durch im Wesentlichen keinen Leckstrom oder geringen Leckstrom gekennzeichnet sind, während sie gleichzeitig ein Fluid, das durchfließt, ausreichend mit einer vorgegebenen Durchflussgeschwindigkeit auf eine gewünschte Temperatur erwärmen. Im Allgemeinen kann die Konfiguration der Fluidheizgeräte gemäß den Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands eine Struktur und die Fähigkeit aufweisen, Hitze von einem oder mehreren Heizelementen über eine relativ große Oberfläche zu verteilen, um Wärme auf ein Fluid zu übertragen, das durch einen oder mehrere Fluidkanäle des Fluidheizgeräts fließt. Weiters können Ausführungsformen der Erfindung auch Heizelemente zum Erwärmen von Beuteln umfassen, beispielsweise um Wärme auf eine oder mehrere relativ große Platten zu übertragen.
Das Fluid kann von einer Anfangstemperatur auf eine vorbestimmte Temperatur oder einen vorbestimmten Temperaturbereich erwärmt werden. Außerdem kann die Heizleistung des einen oder der mehreren Heizelemente so aufrechterhalten werden, dass durch einen Fluidkanal des Fluidheizgeräts fließendes Fluid gleichförmig erwärmt wird. Beispielsweise können Fluidheizgeräte gemäß den Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands ein Fluid, das mit einer Durchflussgeschwindigkeit von 300 ml/min fließt, von 15°C auf 40°C erwärmen und Leckstrom von weniger als 10 μA erzeugen. Als weiteres Beispiel kann Fluid, das mit einer Durchflussgeschwindigkeit von bis zu 500 ml/min fließt, auf etwa 38°C bis etwa 43°C erwärmt werden. Das Erwärmen auf die oben genannten Temperaturen oder Temperaturbereiche ist nicht so zu verstehen, dass die Temperatur oder Temperaturbereiche, auf welche das/die Fluid(s) gemäß Ausführungsformen der Erfindung erwärmt werden können, eingeschränkt sind. Beispielsweise können auch viel höhere Temperaturen als die oben genannten Temperaturen oder Temperaturbereiche erreicht werden, beispielsweise Temperaturen über dem Siedepunkt von Wasser. Die Fluidtemperatur kann auf einer/einem der oben genannten Temperaturen oder Temperaturbereiche gehalten werden. Außerdem kann die gewünschte Maximaltemperatur auf die oben genannte Temperatur oder den oben genannten Temperaturbereich oder auf eine spezifische Temperatur innerhalb des Temperaturbereichs eingestellt werden. Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands können auch ein mit einer Durchflussgeschwindigkeit von 10 bis 300 ml/min fließendes Produkt (z. B. Blut) von 10°C auf eine Temperatur im Bereich von 35°C bis 40°C erwärmen. Fluide mit Durchflussgeschwindigkeiten von über 500 ml/min können ebenfalls erwärmt werden. Weiters kann auch auf Temperaturen oder Temperaturbereiche über 43°C erwärmt werden. Höherer Druck und Bläschen sind ebenfalls machbar und können erwärmt und gehandhabt werden.
1A und 1B zeigen ein Fluidheizgerät 100 gemäß Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands. Die Fließrichtung des Fluids ist in das Blatt hinein bei 1A und nach oben in 1B, wie durch den nach oben weisenden Pfeil F angezeigt ist.
Das Fluidheizgerät 100 umfasst einen Fluidkanal 102, eine Fluidkanalübergangsstelle 104, die den Fluidkanal 102 teilweise umgibt, Wärmeverteiler 106 benachbart zur Fluidkanalübergangsstelle 104, ein erstes Heizelement 108a, ein zweites Heizelement 108b und eine Dichtung 110. Das Fluidheizgerät 100 kann auch einen Temperaturfühler 112 umfassen. Nicht in 1A und 1B dargestellt, aber weiter unten erläutert, ist die Tatsache, dass das Fluidheizgerät 100 elektrisch mit einer Steuereinheit verbunden sein kann, und dass die Steuereinheit Rückkopplungssignale vom Temperaturfühler 112 empfangen und Steuersignale für einen Treiber bereitstellen kann, um den Betrieb des Fluidheizgeräts 100 zu steuern, beispielsweise um den Betrieb des einen oder der mehreren Heizelemente zu steuern, beispielsweise das Ein- und Ausschalten, die Wärmeleistung des einen oder der mehreren Heizelemente, Aufheizdauer usw.
Der Fluidkanal 102 kann im Allgemeinen schmal sein, um die Geschwindigkeit eines durch den Fluidkanal fließenden Fluids zu maximieren und seinen Volumendurchsatz zu minimieren. In der in 1A und 1B dargestellten Ausführungsform kann der Fluidkanal 102 durch die Fluidkanalübergangsstelle 104 und die Dichtung 110 gebildet sein. Nicht explizit dargestellt ist, dass der Fluidkanal 102 gegebenenfalls über die gesamte Länge des Fluidheizgeräts 100 die in 1A gezeigte Größe aufweisen kann oder alternativ dazu nur über einen Abschnitt der Länge des Fluidheizkanals die in 1A gezeigte Größe aufweisen kann (z. B. nur in der Mitte, nur an den Enden oder nur an einem Ende des Fluidheizgeräts). Somit kann der Fluidkanal 102 in verschiedenen Ausführungsformen die gleiche Größe die gleiche Größe und Form über die gesamte Länge des Fluidheizgeräts 100 aufweisen, und in alternativen Ausführungsformen kann die Größe und Form des Fluidkanals 102 entlang der Länge des Fluidheizgeräts 100 variieren.
Sowohl die Fluidkanalübergangsstelle 104 als auch die Dichtung 110 können bewuchsverhindernd sein, da diese Bauteile in Kontakt mit Fluiden sein werden, die beispielsweise in einen Patienten eingeführt werden sollen. Bewuchsverhindernde Eigenschaften der Fluidkanalübergangsstelle 104 und der Dichtung 110 können auch die Lebensdauer des Fluidkanals 102 oder des Fluidheizgeräts selbst verlängern und/oder sie können die Reinigung des Fluidheizgeräts 100 erleichtern. Beispielsweise kann die Fluidkanalübergangsstelle 104 eine Kupferplatte mit einer darauf aufgebrachten Oberflächenbehandlung sein, beispielsweise mit mehrschichtigen Nickel-Gold-Platten, Filmen oder Laminaten. Die Fluidkanalübergangsstelle 104 und die Dichtung 110 können durch beliebige Mittel, z. B. Kleben, Verschmelzen usw., dicht miteinander verbunden sein.
Gegebenenfalls können Fluidheizgeräte (einschließlich des Fluidheizgeräts 100) gemäß Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands auch einen Fluidkanal aufweisen, der für einen bidirektionellen Fluidstrom ausgerichtet ist. Alternativ dazu können Fluidheizgeräte gemäß Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands einen Fluidkanal aufweisen, der für unidirektionalen Fluidstrom ausgerichtet ist. In letzterem Fall können daher Kennzeichnungen, wie z. B. zur Positionierung des Temperaturfühlers 120, und/oder Markierungen die Fließrichtung angeben und dem Betreiber oder Techniker beispielsweise die richtige Orientierung anzeigen, um das Fluidheizgerät richtig mit einem Zubehörteil zu verbinden, wie z. B. mit den Fluidfließleitungen in das Fluidheizgerät hinein und aus diesem heraus.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die Fluidkanalübergangsstelle 104 aus einem korrosionsbeständigen Material wie z. B. Edelstahl oder Glas bestehen. Alternativ dazu kann die Fluidkanalübergangsstelle 104 auch eine Kupferplatte sein. Gegebenenfalls kann der Innenabschnitt der Kupferplatte, der ansonsten mit dem Fluid in Kontakt wäre, eine Oberflächenbehandlung aufweisen. Beispielsweise kann die Oberflächenbehandlung eine Rostschutzbehandlung sein. Gegebenenfalls kann die Oberflächenbehandlung ein mehrschichtiger Film, eine Platte oder ein Laminat aus Nickel und Gold sein, wobei die Goldschicht die Fluidkontaktfläche der Fluidkanalübergangsstelle bildet. Alternativ dazu oder gegebenenfalls kann die Oberflächenbehandlung Metalldampfabscheidung sein.
Die Dichtung 110 kann aus jedem beliebigen geeigneten Material bestehen, in einigen Ausführungsformen aus einem Material, das sich von dem der Fluidkanalübergangsstelle 104 unterscheidet, und sie kann eine flüssigkeits- und/oder luftdichte Abdichtung gegenüber der Fluidkanalübergangsstelle 104 bereitstellen, wodurch ein flüssigkeits- und/oder luftdichter Fluidkanal 102 gebildet wird. Die Dichtung 110 kann auch aus Kupfer bestehen, beispielsweise mit einem mehrschichtigen Film oder Laminat aus Nickel und Gold.
Auf der Oberseite und Unterseite der Fluidkanalübergangsstelle 104 befinden sich Wärmeverteiler 106, und mit den Wärmeverteilern 106 verbunden ist eine Vielzahl von Heizelementen (die in 1A und 1B dargestellte Ausführungsform umfasst zwei Heizelemente 108a, 108b). In einigen Ausführungsformen können die Wärmeverteiler 106 aus einem Metall, wie z. B. Aluminium, bestehen. Wärmeverteiler 106 können eine relativ große Oberfläche zur Wärmeübertragung von den Heizelementen 108a, 108b zu einem Fluid, das durch den Fluidkanal 102 fließt, aufweisen.
Das erste und zweite Heizelement 108a, 108b können aus jedem beliebigen geeigneten Material bestehen und aus einer Hülle, einem wärmeerzeugenden Element (nicht explizit dargestellt) und elektrischen Verbindungen oder Anschlüssen (nicht dargestellt) zur Verbindung des wärmeerzeugenden Elements mit beispielsweise einer Steuereinheit bestehen. Die Hülle der Heizelemente 108a, 108b kann beispielsweise aus einem Material bestehen, das hohe Wärmeleitfähigkeit sowie hohe elektrische Isolation (d. h. hohe dielektrische Stärke) aufweist. Das Hüllenmaterial kann auch gleichmäßige Temperaturverteilung, eine relativ lange Lebensdauer bei geringer Masse, eine relativ rasche Aufheizgeschwindigkeit und einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen oder bereitstellen. Die Heizelemente können aus einem oder mehreren Transistoren, z. B. Leistungstransistoren, bestehen. Gegebenenfalls können der eine oder die mehreren Transistoren die einzige Wärmequelle darstellen.
Jede Hülle kann aus Keramik, Tonerdekeramik, beispielsweise aus Aluminiumnitrid (AlN) mit hoher Wärmeleitfähigkeit, bestehen. Ein weiteres Beispiel ist Berylliumoxid (BeO), beispielsweise mit einer Dicke von 1 mm. Das wärmeerzeugende Element (oder die wärmeerzeugenden Elemente) kann sich innerhalb, außerhalb oder zum Teil innerhalb und zum Teil außerhalb der Isolationshülle mit hoher Wärmeleitfähigkeit und hoher elektrischer Isolation befinden und beispielsweise thermisch mit der Hülle abgestimmt sein. So kann die Hülle mit hoher Wärmeleitfähigkeit und hoher elektrischer Isolation gegebenenfalls das wärmeerzeugende Element teilweise oder vollständig einschließen.
Die Heizelemente 108a, 108b können abnehmbar oder fest mit ihren jeweiligen Wärmeverteilern 106 verbunden sein. Beispielsweise können die Heizelemente 108a, 108b über wärmeresistentes Epoxid oder einen Kleber, der die Haftverbindung mit dem Heizelement 108a, 108b und dem Wärmeverteiler 106 sogar bei erhöhten Temperaturen beibehält, fest mit den Wärmeverteilern 106 verbunden sein. Alternativ dazu kann das Heizelement 108a, 108b über Befestigungsgleitrillen, Rasthaken oder dergleichen, abnehmbar mit einem entsprechenden Wärmeverteiler 106 verbunden sein. Ausführungsformen mit abnehmbar verbindbaren Heizelementen 108a, 108b können den Vorteil mit sich bringen, dass Heizelemente im Falle eines defekten Heizelements ausgetauscht werden können oder dass die Größe, Leistung, Maximaltemperatur und/oder der Ausgabetemperaturbereich eines Heizelements des Fluidheizgeräts 100 verändert werden können.
Jedes Heizelement 108a, 108b kann so konfiguriert sein, dass es im Wesentlichen keinen Leckstrom oder geringen Leckstrom produziert, in verschiedenen Ausführungsformen 10 μA oder weniger, weniger als 10 μA, 5 μA oder weniger oder 1 μA oder weniger.
Die Heizelemente können jede beliebige Größe, Form und/oder Konfiguration aufweisen. Heizelemente 108a, 108b können beispielsweise relativ dünn sein, wie in 1A dargestellt ist, und in der Draufsicht rechteckig sein, wie in 1B zu sehen ist. Jedes Heizelement 108a, 108b kann beispielsweise eine Heizelementoberfläche von 10 cm² und eine Dicke von 1,6 mm aufweisen. Weiters können Heizelemente an jeder beliebigen geeigneten Position auf den Wärmeverteilern 106 angeordnet sein. 1A und 1B zeigen beispielsweise Heizelemente 108a, 108b, die sich auf der Oberseite bzw. Unterseite des Fluidheizgeräts 100 auf den jeweiligen Wärmeverteilern 106 und nicht auf der oder benachbart zur Fluidkanalübergangsstelle 104 befinden. Natürlich können die Heizelemente jede beliebige geeignete Form, Größe und/oder Konfiguration aufweisen und müssen nicht länglich sein, sondern können auch eine quadratische Form aufweisen. In verschiedenen Ausführungsformen können Heizelemente so ausgebildet sein, dass sie die Form und Kontur der Wärmeverteiler aufweisen, mit denen sie verbunden werden.
Der Temperaturfühler 112 kann ein beliebiger geeigneter Fühler zur Erfassung einer Temperatur eines Wärmeverteilers 106 sein, wie zum Beispiel ein RTD(Resistance Temperature Detector – Widerstandstemperaturdetektor)-Sensor oder ein Thermoelement.
1B zeigt den Temperatursensor 112 als ein Plattentemperatursensor, der oben auf dem Wärmeverteiler 106 positioniert ist. Gegebenenfalls kann ein anderer Temperatursensor 112 am unteren Wärmeverteiler 106 angeordnet sein. Wie oben besprochen kann/können der/die Temperatursensor(en) 112 elektrisch mit der Steuereinheit gekoppelt sein, um zum Beispiel einer Steuereinheit mit der Temperatur in Beziehung stehende Rückkopplungssignale zuzuführen. Eine Steuereinheit kann diese Rückkopplungssignale verwenden, um die Ausgabe eines oder mehrerer Heizelemente, wie zum Beispiel der Heizelemente 108a, 108b, einzustellen.
Der Temperaturfühler 112 kann wie in 1B dargestellt oder an anderer Stelle angeordnet sein. Eine andere Option ist beispielsweise die Positionierung des Temperaturfühlers 112 an einem Eingang des Fluidheizgeräts 100 und/oder der Temperaturfühler 112 kann sich am Ausgang des Fluidheizgeräts 100 befinden. In verschiedenen Ausführungsformen kann sich der Temperaturfühler 112 auf oder benachbart zu den Heizelementen 108 befinden.
Gegebenenfalls oder alternativ dazu kann ein Temperaturfühler näher beim Fluidkanal 102 angeordnet sein oder durch eine Fläche Teil des Fluidkanals 102 bilden. In letzterem Fall kann die Fläche des Temperaturfühlers bewuchsverhindernd sein. Außerdem können Temperaturfühler Flächen aufweisen, die Teil des Fluidkanals am Eingang des Fluidheizgeräts 100 und am Ausgang des Fluidheizgeräts 100 bilden. Solch eine Konfiguration kann die Überwachung der Temperatur des Fluids beim Eintreten in das Heizgerät 100 und kurz vor dem Austreten aus dem Fluidheizgerät 100 ermöglichen. So kann eine Veränderung der Temperatur des Fluids, wenn es das Fluidheizgerät 100 passiert, durch Rückkopplungssignale von den Temperaturfühlern, die zu einer Steuereinheit übermittelt werden, bestimmt und überwacht werden.
1A und 1B zeigen eine Ausführungsform eines Fluidheizgeräts 100. Fluidheizgeräte können jedoch auch anders aufgebaut sein. 2–7 zeigen alternative, nicht einschränkende Ausführungsformen.
2A zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform eines Fluidheizgeräts 200 gemäß dem offenbarten Gegenstand. 2B zeigt eine Querschnittsansicht einer Variation des Fluidheizgeräts 200. Die in 2A und 2B gezeigten Fluidheizgeräte 200 sind ähnlich wie das oben erläuterte Fluidheizgerät 100, umfassen jedoch Fluidkanäle und Fluidübergangsstellen mit anderer Größe und Form. 2A zeigt beispielsweise einen Fluidkanal 202a und eine Fluidübergangsstelle 204a mit kreisförmigem Querschnitt. 2B, andererseits, zeigt einen Fluidkanal 202b und eine Fluidübergangsstelle 202b mit einem quadratischen Querschnitt. Wie nicht explizit dargestellt ist können die kreisförmigen und quadratischen Kanäle gegebenenfalls über die gesamte Länge der Fluidheizgeräte 200 verlaufen oder nur über einen Teil der Länge des Fluidheizkanals verlaufen (z. B. nur in der Mitte, nur an den Enden, nur an einem Ende usw.). Weiters sei angemerkt, dass sich die Fluiddichtung 110 nach innen erstrecken kann, um mit den Fluidübergangsstellen 202a, 202b „zusammenzutreffen”. Alternativ dazu kann die Fluiddichtung 110 weggelassen werden und die Fluidübergangsstellen 202a, 202b können geschlossene Strukturen sein, die das Fluid, das durch die Kanäle 202a, 202b fließt, vollständig einschließen können.
3A ist eine Darstellung einer Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform eines Fluidheizgeräts 300. 3B zeigt einen Querschnitt einer Variation des in 3A gezeigten Fluidheizgeräts 300.
Die in 3A und 3B gezeigten Fluidheizgeräte 300 können ein Wärmekopplungsmerkmal umfassen, durch das Wärme von den Heizelementen 108a, 108b mittels Wärmeleitelementen 314 über die Fläche der Heizelemente auf die Fluidübergangsstelle 304 und auf das Fluid im Fluidkanal 302 übertragen werden. Substratabschnitte 316 in 3A und 3B können oben erläuterte Wärmeverteiler sein, oder alternativ dazu können sie nicht wärmeverteilende oder leitende Bauteile sein. Substratabschnitte 316 können aus einem anderen Material bestehen als die Wärmeleitelemente 314. Außerdem müssen der Fluidkanal 302 und die Fluidübergangsstelle 304 nicht notwendigerweise einen quadratischen Querschnitt aufweisen, sondern können beispielsweise auch einen nichtquadratischen rechteckigen oder einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Weiters gilt anzumerken, dass die Wärmeleitelemente 314 Teil eines Punkts oder Keils mit einer spitzen planaren Oberfläche, beispielsweise an der Fluidübergangsstelle 304, bilden können.
4A zeigt einen Querschnitt eines Fluidheizgeräts gemäß einer weiteren Ausführungsform des offenbarten Gegenstands. Das in 4A gezeigte Fluidheizgerät ist ähnlich wie das in 1A und 1B gezeigte Fluidheizgerät 100, aber die Fluiddichtung 110 ist weggelassen. Somit können die Wärmeverteiler 106 direkt verbunden werden, um den Fluidkanal 102 abzudichten. Alternativ dazu kann die Fluidübergangsstelle 104 den Fluidkanal 102 vollständig umgeben.
4B zeigt eine Draufsicht auf ein Fluidheizgerät gemäß einer weiteren Ausführungsform des offenbarten Gegenstands. Das Fluidheizgerät aus 4B ist ähnlich wie das in 1A und 1B gezeigte Fluidheizgerät 100, aber mit seitlichen Heizelementen 108c, 108d (unteres Heizelement 108b nicht explizit dargestellt).
4C zeigt eine Querschnittsansicht eines Fluidheizgeräts gemäß einer weiteren Ausführungsform des offenbarten Gegenstands. 4D zeigt eine Querschnittsansicht eine Variation des Fluidheizgeräts aus 4C. Die Fluidheizgeräte aus 4C und 4D weisen kreisförmige Querschnitte auf, wobei vier Heizelemente 108a, 108b, 108c, 108d in gleichem Abstand von benachbarten Heizelementen auf der Außenseite des Körpers des Fluidheizgeräts angeordnet sind. Die Heizelemente können flache Platten sein oder an die Form des Körpers des Fluidheizgeräts angepasst sein. Die Heizelemente 108a, 108b, 108c, 108d können beispielsweise eine Krümmung aufweisen, die auf dem Krümmungsradius des Körpers des Fluidheizgeräts basiert. Gegebenenfalls kann das gesamte Heizelement eine Krümmung aufweisen, die auf der Krümmung des Fluidheizgeräts basiert. Alternativ dazu kann nur eine Seite – die mit dem Körper des Fluidheizgeräts verbundene Seite – gekrümmt sein.
In alternativen Ausführungsformen aus 4A, 4B, 4C und 4D gibt es gegebenenfalls nur einen Wärmeverteiler 106, der den Fluidkanal 102/202 vollständig umgibt (d. h. der Wärmeverteiler besteht aus einem Stück, mit dem Fluidkanal darin ausgebildet).
5A zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform eines Fluidheizgeräts 500 gemäß dem offenbarten Gegenstand. 5B zeigt eine Seitenansicht der Fluidheizvorrichtung 500. Wie zu sehen ist umfasst das Fluidheizgerät 500 ein Heizelement 508, das einen Abschnitt des Fluidheizgeräts 500 in eine Richtung radial nach innen umgibt. Der Fluidkanal 502 (in 5B strichliert dargestellt) ist von einer Fluidübergangsstelle 504 umgeben, die vom Wärmeverteiler 506 umgeben ist, der wiederum einen vom Heizelement 508 umgebenen Abschnitt aufweist. Der Abschnitt des Heizelements 508, der den Wärmeverteiler 506 umgibt, kann beispielsweise der in 5A gezeigte Abschnitt, ein anderer Abschnitt derselben Größe oder der gesamte Abschnitt des Wärmeverteilers 506 sein. Das Fluidheizgerät 500 kann ferner einen Temperaturfühler 512 aufweisen. Das Heizelement 508 kann näher am Eingang des Fluidheizgeräts 500 positioniert sein, oder es kann näher am Ausgang des Fluidheizgeräts 500 positioniert sein. 5B zeigt beispielsweise das Heizelement 508 im gleichen Abstand vom Eingang und vom Ausgang des Fluidheizgeräts 500. Weiters kann das Heizelement 508 in verschiedenen Ausführungsformen gegebenenfalls entlang der Länge des Fluidheizgeräts 500 gleitbar oder bewegbar sein, sodass es umpositioniert werden kann. Feststellvorrichtungen, wie z. B. Rasten, Haken usw., können bereitgestellt sein, um das Heizelement 508 an der gewünschten Position zu halten.
6A–6D zeigen Kanalkonfigurationen für Heizgeräte gemäß Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands. Es gilt anzumerken, dass in 6A–6D keine weiteren Heizgerätbauteile, wie z. B. Heizelement(e), Temperaturfühler, Fluidübergangsstelle(n) usw., dargestellt sind.
6A ist eine Draufsicht auf ein Mehrkanal-Fluidheizgerät 600A mit nebeneinander angeordneten Kanälen gemäß Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands. Die Fluidkanäle 602a1, 602a2, die durch strichlierte Linien dargestellt sind, sind in der Draufsicht nebeneinander positioniert. Gegebenenfalls können sie in der Seitenansicht auf derselben Höhe sein. 6B ist eine Seitenansicht eines Mehrkanal-Fluidheizgeräts 6008 mit übereinander angeordneten Kanälen gemäß Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands. Fluidkanal 602b1 ist in einer Position über dem Fluidkanal 602b2 dargestellt. Gegebenenfalls können die Fluidkanäle 602b1, 602b2 in der Draufsicht direkt übereinander/untereinander liegen.
6C ist eine Darstellung einer Draufsicht eines Fluidheizgeräts 600C mit einem Kanal 602c mit einem gabelförmigen Abschnitt gemäß Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands. Der gabelförmige Abschnitt kann an der Eingangs- und/oder Ausgangsseite des Fluidheizgeräts 600C liegen. 6D ist eine Seitenansicht eines Fluidheizgeräts 600D mit einem Fluidkanal 602d mit einem nicht gleichförmigen Strömungspfad. Der Strömungspfad kann von der Eingangsseite des Fluidheizgeräts 600D aus zunehmen oder abnehmen.
In den hierin erläuterten Ausführungsformen wurde eine Reihe von unterschiedlichen Fluidkanälen beschrieben und gezeigt. Fluidkanäle sind jedoch nicht auf die oben beschriebenen eingeschränkt, sondern können auch andere Konfigurationen aufweisen. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Innere des Fluidkanals glatt sein. Alternativ dazu kann ein Teil oder die Gesamtheit des Inneren unregelmäßig sein, z. B. Rillen, Gewinde, Korkenzieherstruktur, Rippen usw. aufweisen. Gegebenenfalls kann die Konfiguration des Fluidkanals den Fluidstrom optimieren, beispielsweise indem ein Wirbel erzeugt wird. Andere Kanalkonfigurationen können ebenfalls umgesetzt werden, beispielsweise ein Schleifensystem, das eine oder mehrere Kanalschleifen umfasst, die im Allgemeinen horizontal angeordnet sind. Weiters kann im Fluidkanal oder an Eingängen oder Ausgängen davon ein oder mehrere Filterelemente ausgebildet oder angeordnet sein, um das durch den Fluidkanal fließende Fluid zu filtrieren.
Die Enden der Fluidheizgeräte gemäß Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands können mit einem beliebigen geeigneten Zubehörteil verbunden sein. 7A zeigt beispielsweise ein Fluidheizgerät 700 mit einem Zubehörteil 750 in Form von Schläuchen (z. B. Miniatur-Polymerschläuche), die mit dem Fluidheizgerät 700 verbunden sind und fluchtend mit dem Fluidkanal 702 angeordnet sind. Das Zubehörteil 750 kann mit dem Eingang des Fluidheizgeräts 700, dem Ausgang des Fluidheizgeräts 700 oder beiden verbunden sein. 7B zeigt ein Fluidheizgerät 700 mit einem weiteren Zubehörteil 760 in Form einer Spritze. So kann das in 7B gezeigte Fluidheizgerät 700 als Spritzenwärmer ausgeführt sein. Gemäß Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands können auch Leckdetektoren an dem einen oder den mehreren Eingängen und/oder Ausgängen des Fluidheizgeräts bereitgestellt sein. Solche Leckdetektoren können zur Detektion von Lecks an Übergangsstellen zwischen dem Fluidheizgerät und Zubehörteilen verwendet werden. Es gilt anzumerken, dass in 7A und 7B keine weiteren Heizgerätbauteile, wie z. B. Heizelement(e), Temperatursensor(en), Fluidübergangsstelle(n) usw., dargestellt sind.
In den hierin erläuterten Ausführungsformen wurde eine Reihe von Fluidheizgeräten beschrieben und aufgezeigt. Die Fluidheizgeräte sind jedoch nicht auf die oben beschriebenen eingeschränkt, sondern können jede beliebige Konfiguration aufweisen. In einigen Ausführungsformen können Fluidheizgeräte ein Fenster oder mehrere Fenster umfassen, um den Fluidstand sehen zu können oder auf Luftblasen zu überwachen. Einige Ausführungsformen können auch eine Blasenfalle umfassen.
8 zeigt ein System 800 mit dem Fluidheizgerät aus 1A und 1B. Nicht in 8 dargestellt sind die Fluidverbindungen, die in das Fluidheizgerät 100 hinein und aus diesem heraus führen. Das System 800 kann mit jedem beliebigen medizinischen Gerät, wie z. B. einem Dialysesystem, eingesetzt werden.
Das System 800 kann ein Fluidheizgerät 100, eine Steuereinheit 825 und einen Treiber 835 umfassen. Wie in 8 dargestellt ist das Fluidheizgerät 100 elektrisch mit der Steuereinheit 825 und dem Treiber 835 verbunden. Genauer gesagt ist die Steuereinheit 825 elektrisch mit einem Temperaturfühler 112 verbunden und kann Rückkopplungssignale vom Temperaturfühler 112 empfangen, beispielsweise Temperatur-bezogene Rückkopplungssignale. Im Falle einer Ausführungsform, bei der mehrere Temperaturfühler vorhanden sind, kann die Steuereinheit 825 mit jedem Temperaturfühler verbunden sein, um verschiedene Temperaturfühlersignale zu empfangen.
Die Steuereinheit 825 ist mit dem Treiber 835 verbunden und kann dem Treiber 835 Steuersignale übermitteln, beispielsweise als Antwort auf Rückkopplungssignale vom Temperaturfühler 112. Dem Treiber 835 von der Steuereinheit 825 übermittelte Steuersignale können den Betrieb des einen oder der mehreren Heizelemente 108 steuern, beispielsweise Zweipunktbetrieb, die von dem/den Heizelement(en) abgegebene Wärme, Aufheizdauer, angelegte Stromstärke, Erhöhung des Leistungsfaktors, Abgleich der Transistorleistung, Steuerung des Stroms, um eine konstante Leistung aufrecht zu erhalten, während die Leitungsspannung schwankt, usw.
Die Steuereinheit 825 kann auch Steuersignale an den Treiber 835 übermitteln, indem der Effektivwert der Spannung (RMS) während einer Halbwelle der Leitung gemessen und das Befehlsverhältnis für den nächsten Zyklus eingestellt wird. Ein Pulsbreitenmodulations-Ausgangssignal (PWM) der Steuereinheit 825 kann zur Erzeugung eines Vervielfachungsfaktors herangezogen werden. Jede der oben genannten Steuereinheiten kann zur genauen Einstellung der Temperatur eines Heizelements auf eine vorbestimmte Temperatur (oder innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereichs) und zum Halten des Heizelements auf dieser Temperatur (oder in diesem Temperaturbereich) verwendet werden.
Nicht in 8 gezeigt ist, dass die Steuereinheit 825 mit einer weiteren „Hauptsteuereinheit” als Teil eines gesamten Fluidverarbeitungssystems verbunden sein kann. Weiters kann die Steuereinheit 825 in einigen Ausführungsformen in das Fluidheizgerät 100 eingebaut sein oder sich alternativ dazu in einem Abstand vom Fluidheizgerät 100 befinden und über elektrische Verbindungen damit verbunden sein. Gegebenenfalls kann nur der Treiber 835 in das Fluidheizgerät 100 eingebaut sein.
Weiters kann die Steuereinheit 825 oder ein Fluidverarbeitungssystem gemäß Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands die Temperatur eines Fluids, das durch einen Fluidkanal eines Fluidheizgeräts strömt in Echtzeit überwachen und die Temperatur eines Fluidheizgeräts einstellen, um das Fluid, das durch den Fluidkanal strömt, auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzen. Die Steuereinheit 825 oder ein Fluidverarbeitungssystem gemäß Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands kann außerdem bestimmen, ob beliebige seiner Bauteile mit Elektrizität versorgt sind, z. B. die Steuereinheit 825, das Heizelement 108 usw. Die Steuereinheit 825 oder ein Fluidverarbeitungssystem gemäß Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands kann außerdem bestimmen, ob Fluid vorhanden ist oder durch das Fluidheizgerät 100 strömt (z. B. Infrarotdetektion), und/oder einen Alarm als Antwort auf die Überwachung der Temperatur auslösen (z. B. einen Niedrigtemperaturalarm und/oder einen Hochtemperaturalarm). Die Steuereinheit 825 kann Heizelemente 108 ausschalten oder eine Reduktion ihrer Ausgabe bewirken, wenn bestimmt wird, dass die Temperatur des Elements und/oder des Fluids über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt.
9A–9E zeigen Beispiele für Schaltungen, die als Teil eines Treibers 835 oder seine Gesamtheit verwendet werden können, um Fluidheizgeräte gemäß Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands zu steuern. 9F zeigt eine Strombefehlssignalausgabe der Schaltung aus 9E. Im Allgemeinen kann die in 9A–9E gezeigte Steuerschaltung unter linear gesteuerter Widerstandsregelung laufen. Weiters kann die Schaltung gemäß Ausführungsformen der Erfindung Halbleitervorrichtungen, wie z. B. Halbleiterleistungsregler (beispielsweise Transistoren, wie z. B. MOSFETs, IGBTs, BJTs oder Kombinationen davon), umsetzen.
9A und 9B zeigen Treiberschaltungen unter Verwendung von IGBTs bzw. MOSFETs als Wärmeverlustelemente. Jeder Transistor kann beispielsweise gesteuert werden, um in einem Wechselstrom-Halbzyklus zu leiten. 9C ist eine Schaltung für ein Stromsteuersignal. Die Schaltung in 9C für das Stromsteuersignal kann beispielsweise so entworfen und betrieben werden, dass der Strom proportional zu einer Netzwechselspannung bei einem Leistungsfaktor Eins ist.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die Eingangswechselspannung mit einer Brücke gleichgerichtet werden, und die Transistoren können für jeden Halbzyklus Wärme abgeben. Siehe beispielsweise 9D. Die Emitterwiderstände können verwendet werden, um den Strom zwischen den IGBTs symmetrisch zu halten, wenn das Gerät so aufgebaut ist, dass die Gates beispielsweise parallel geschaltet sind. Alternativ dazu können Operationsverstärker (z. B. sechs Operationsverstärker) verwendet werden, um die einzelnen Gates anzusteuern, wobei die Schleife des Stromfühlers für den zugeordneten Emitterwiderstand unabhängig geschlossen wird. Jeder Kollektor kann mit einer Sicherung versehen werden, für den Fall dass es zu einem Versagen kommt.
In verschiedenen Ausführungsformen kann ein Strombefehl für eine Last proportional zur Wechselspannung sein, um den Leistungsfaktor Eins zu erreichen. Obwohl die Netzspannung fluktuiert, kann der Laststrom durch 1/Wechselstromeffektivwert (VRMS) gesteuert werden, um die Leistung konstant zu halten. In einigen Ausführungsformen kann der Prozessor uP diese Steuerfunktion ausüben. Der Prozessor uP kann die Effektivspannung (RMS) während eines Halbzyklus der Netzspannung messen und ein Befehlsverhältnis für den nächsten Zyklus einstellen. Ein Pulsbreitenmodulations-(PWM-)Signal könnte zur Erzeugung des Vervielfachungsfaktors verwendet werden. In einigen Ausführungsformen kann der Prozessor uP daher PWM-Signale steuern, um eine Verlustleistung pro von einer Hauptsteuereinheit erhaltenem Befehl bereitzustellen. Diese Leistung kann konstant gehalten werden, während die Netzspannung schwankt oder zum Schwanken gebracht wird. Alternativ dazu kann der Prozessor uP den Befehl an eine weitere Steuereinheit geben, beispielsweise einen weiteren Mikroprozessor oder eine weitere Steuereinheit 825. Siehe beispielsweise 9D–9F. 9E zeigt beispielsweise einen Prozessor uP, der ein PWM-Ausgangssignal an einen Schalter sendet, um ein gleichgerichtetes Netzspannungssignal zu erzeugen, das durch einen Tiefpassfilter geleitet werden kann, beispielsweise um einen Strombefehl wie oben beschrieben zu erzeugen. 9F zeigt ein Beispiel für einen gleichgerichteten Strombefehl mit einer Amplitude, die proportional zum PWM-Arbeitszyklus ist.
10A und 10B zeigen Systeme, in die Fluidheizgeräte gemäß Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands aufgenommen sein können.
10A zeigt 12 aus US-Patent Nr. 7.780.619 , das am 24. August 2010 herausgegeben wurde, wobei diese modifiziert wurde, um das Fluidheizgerät FH gemäß Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands zu enthalten. Der gesamte Inhalt des US-Patents Nr. 7.780.619 ist hiermit als Ganzes durch Verweis in die vorliegende Anmeldung aufgenommen. Das Fluidheizgerät FH kann wie in 10A angeordnet sein, oder es kann sich an einer geeigneten Position befinden, entweder innerhalb oder außerhalb des Gehäuses des Blutverarbeitungsgeräts aus dem US-Patent Nr. 7.780.619 . Mehrere Fluidheizgeräte FH können auch umgesetzt sein, beispielsweise in einer Patientenleitung hintereinander geschaltet.
10B zeigt 1 aus US-Patent Nr. 7.149.597 , das am 2. September 2008 herausgegebenen wurde, wobei diese so modifiziert wurde, dass sie ein Fluidheizgerät FH gemäß Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands umfasst. Der gesamte Inhalt des US-Patents 7.149.597 ist hiermit als Ganzes durch Verweis in die vorliegende Anmeldung aufgenommen. Das Fluidheizgerät FH kann wie in 10B angeordnet sein, oder es kann sich an einer geeigneten Position befinden, beispielsweise innerhalb der Hämofiltrationsvorrichtung 1 des US-Patents Nr. 7.149.597 . Weiters können auch mehrere Fluidheizgeräte FH umgesetzt sein, beispielsweise in der Patientenleitung 90 hintereinander geschaltet. Gegebenenfalls kann beispielsweise eine Heizplatte unter Beutel 81 in 10B eingesetzt werden. Gegebenenfalls kann die Heizplatte eine deutlich kleinere Fläche aufweisen als die Gesamtfläche, auf welcher der Beutel 81 liegt.
Demgemäß können Fluidheizgeräte gemäß Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands mit oder als Bauteil von geeigneten Fluidverarbeitungssytemen oder -vorrichtungen verwendet werden, wie sie beispielsweise oben in 10A und 10B gezeigt sind.
11 zeigt ein Verfahren 1100 gemäß Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands.
Fluid kann wie hierin in S1102 beschrieben in ein Fluidheizgerät eingebracht werden. Das Fluid kann wie hierin in S1104 beschrieben unter Verwendung des Fluidheizgeräts erwärmt werden. In einigen Ausführungsformen kann eine Steuereinheit Steuersignale an ein Heizelement übermitteln, sodass das Heizelement auf eine gewünschte Temperatur erhitzt wird, um das Fluid auf eine gewünschte Temperatur zu erwärmen. Die Temperatur des Fluids und/oder des Fluidheizgeräts kann überwacht werden, beispielsweise mithilfe eines oder mehrerer Temperaturfühler, die sich auf dem Fluidheizgerät befinden, um die Temperatur auf der gewünschten Temperatur oder innerhalb des gewünschten Temperaturbereichs zu halten S1106. Wenn die Temperatur des Fluids oder des Fluidheizgeräts nicht einer gewünschten Temperatur entspricht (oder innerhalb eines gewünschten Temperaturbereichs liegt), kann das Verfahren Steuersignale bereitstellen, um die Temperatur so einzustellen, dass sie der gewünschten Temperatur entspricht oder innerhalb des gewünschten Temperaturbereichs liegt. Fluid kann mit der gewünschten Temperatur oder innerhalb des gewünschten Temperaturbereichs aus dem Fluidheizgerät ausgegeben werden S1108.
12 zeigt eine Ausführungsform einer Heizvorrichtung 1202 mit Durchgangsöffnungen 1204 und einem Kanal 1212, der durch die Ausbildung von geeigneten Vertiefungen in Metallplatten 1210 gebildet ist. Jede Durchgangsöffnung weist eine Vertiefung mit verschlossenem Ende 1214 auf, die tiefer ist als der Kanal, um eine gleichförmige Verteilung des Stroms im Kanaleinlass 1224 zu erleichtern. Jedes Ende kann in der vorliegenden Erfindung als Einlass verwendet werden, obwohl in alternativen Ausführungsformen gegebenenfalls nur eine Vertiefung mit verschlossenem Ende 1214 bereitgestellt ist. Ein Keramikisolator 1208 kann wie in anderen Ausführungsformen hohen Wärmekontakt, hohe elektrische (einschließlich kapazitiver Kopplung) Isolation der Heizelemente (z. B. Transistoren; nicht dargestellt, aber an anderer Stelle beschrieben) sicherstellen. Die Metallplatten können aus Kupfer oder einem anderen Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit bestehen.
Die Heizelemente können durch elastische Einspannelemente eingespannt sein, um differenzieller Wärmeausdehnung durch bekannte Verfahren und Vorrichtungen Rechnung zu tragen, beispielsweise durch Federn. Wie in allen vorliegenden Ausführungsformen kann Wärmeleitpaste verwendet werden, um hohen Wärmekontakt zwischen übereinander geschichteten Bauteilen sicherzustellen. Der innere Kanal 1212 kann durch Vertiefungen definiert sein, die in die Platten 1210 gefräst sind. Die Innenflächen können bezüglich Biokompatibilität oberflächenbehandelt sein. Beispielsweise können die Platten zuerst vernickelt und dann vergoldet sein. O-Ringe 1206 können verwendet werden, um Hochdruckdichtungen für röhrenförmige Kanäle bereitzustellen. Die Sandwich-Struktur der Heizvorrichtung 1202 kann durch die Verwendung einer einzelnen Kompressionsvorrichtung zusammengehalten werden, durch geeignete Mittel verbunden sein oder durch andere Halterungen gehalten werden. Diese Anordnungsstruktur kann für jede der hierin beschriebenen Ausführungsformen eingesetzt werden. Die gesamte Anordnung und jede andere hierin beschriebene Ausführungsform kann in einem elastischen Material, wie z. B. RTV, vergossen sein.
Hierin wurden zwar spezielle Konfigurationen erläutert, es können aber auch andere Konfigurationen umgesetzt werden. Es ist daher offensichtlich, dass gemäß der vorliegenden Offenbarung Fluidheizvorrichtungen, Systeme und Verfahren bereitgestellt sind. Zahlreiche Alternativen, Modifikationen und Variationen sind anhand der vorliegenden Offenbarung möglich. Merkmale der offenbarten Ausführungsformen können innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung kombiniert, umgeordnet, weggelassen usw. werden, um weitere Ausführungsformen herzustellen. Weiters können manchmal bestimmte Merkmale ohne entsprechenden Einsatz anderer Merkmale vorteilhaft umgesetzt werden. Demgemäß beabsichtigt der Anmelder, dass alle diese Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und Variationen innerhalb des Geistes und Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung liegen.

Claims

Ein Fluidheizgerät, das eine zulässige Stromstärke in das durchfließende Fluid abgibt oder darin induziert, wobei das Fluidheizgerät Folgendes umfasst: einen Fluidkanal zur Aufnahme eines Fluids; eine Fluidkanalübergangsstelle als Übergangsstelle mit dem Fluidkanal; zumindest ein Wärmeübertragungselement benachbart zur Fluidkanalübergangsstelle; und zumindest ein Heizelement benachbart zum Wärmeübertragungselement.
Fluidheizgerät nach Anspruch 1, wobei das Fluidheizgerät ein bodenloses, extrakorporales, Inline-Heizgerät ist.
Fluidheizgerät nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das zulässige Ausmaß an Leckstrom null ist.
Fluidheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das zulässige Ausmaß an Leckstrom vorhandenen, vorgesehenen oder zukünftigen medizinischen Standards für zulässigen Leckstrom entspricht.
Fluidheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei maximaler Leckstrom gemäß ANSI/AAMI/IEC 60601 definiert ist.
Fluidheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Fluidheizgerät konfiguriert und fähig ist, ein durchfließendes Fluid, das mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 300 ml/min fließt, von 15°C auf 40°C zu erhitzen und einen Leckstrom unter 10 μA zu bereitzustellen.
Fluidheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Fluidheizgerät konfiguriert und fähig ist, ein durchfließendes Fluid, das mit einer Strömungsgeschwindigkeit von bis zu 500 ml/min fließt, auf etwa 38°C bis etwa 43°C zu erhitzen.
Fluidheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das zumindest eine Heizelement zumindest zwei Heizelemente umfasst.
Fluidheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, das ferner einen Temperaturfühler umfasst.
Fluidheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, das ferner einen Temperaturfühler umfasst, wobei der Temperaturfühler elektronisch mit einer Steuereinheit verbunden ist, wobei die Steuereinheit fähig ist, Rückkopplungssignale vom Temperaturfühler zu empfangen und Steuersignale bereitzustellen, um einen Ausgang des zumindest einen Heizelements zu steuern.
Fluidheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Temperatur des zumindest einen Heizelements von einem Bediener elektronisch eingestellt oder zurückgestellt werden kann.
Fluidheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Fluidheizgerät ein Bestandteil eines Fluidverarbeitungssystems ist.
Fluidheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Fluidkanal im Querschnitt gesehen kreisförmig, quadratisch, rechteckig oder oval ist oder in unterschiedlichen Querschnitten variierende Abmessungen aufweist.
Fluidheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei eine Außenwand des Fluidkanals entweder glatt oder unregelmäßig ist.
Fluidheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Wärmeübertragungselement eine Heizfläche davon mit dem Fluidkanal verbindet.
Fluidheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Wärmeübertragungselement ein Wärmeverteilungselement ist.
Fluidheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei der Körper des Fluidheizgeräts aus dem Wärmeübertragungselement besteht und im Querschnitt gesehen kreisförmig, quadratisch, rechteckig oder oval ist.
Fluidheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei Eingänge und Ausgänge des Fluidheizgeräts ausgebildet sind, um abnehmbar mit einer Befestigung verbunden zu werden.
Fluidheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei das zumindest eine Heizelement ein Keramikheizelement ist.
Fluidheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei das zumindest eine Heizelement ein Transistor ist.
Fluidheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei der Strom des Transistors gesteuert ist.
Fluidheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei das zumindest eine Heizelement aus einer Vielzahl von Transistoren besteht, wobei die Transistoren MOSFETs, IGBTs, BJTs oder eine Kombination davon sind.
Fluidheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 22, wobei die Vielzahl von Transistoren abgeglichene Verlustwärme bereitstellt.
Fluidheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei jeder Transistor so gesteuert oder steuerbar ist, dass die Energie zwischen diesen abgeglichen ist.
Fluidheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 24, wobei der Strom durch die Transistoren so gesteuert ist, dass er proportional zur gleichgerichteten Leitungsspannung ist, um einen Leistungsfaktor Eins bereitzustellen.
Fluidheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 25, wobei die Stromproportionalität so gesteuert ist, dass eine konstante Leistung aufrechterhalten wird, während die Leitungsspannung schwankt.
Fluidheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 26, wobei ein oder mehrere Transistoren mit einem entsprechenden Isolationssubstrat kombiniert ist/sind.
Fluidheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 27, wobei das Fluidheizgerät zum Erwärmen eines Dialysatbeutels dient.
Fluidheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 28, wobei das zumindest eine Heizelement dazu dient, eine relativ große Platte in Kontakt mit einem Dialysatbeutel zu erwärmen.
Fluidheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 29, wobei das zumindest eine Wärmeübertragungselement eine Platte mit einer Oberfläche ist, auf die/der ein Dialysatbeutel gelegt werden soll oder liegt.
Fluidheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 30, wobei die Fluidkanalübergangsstelle aus Kupfer oder Edelstahl besteht.
Fluidheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 31, wobei die Fluidkanalübergangsstelle eine Oberflächenbehandlung umfasst, wobei die Oberflächenbehandlung einen Mehrlagenfilm, ein Laminat oder eine Galvanisierung aus Nickel und Gold umfasst.
Fluidheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 32, wobei die Fluidkanalübergangsstelle eine Metalldampfabscheidungsoberflächenbehandlung umfasst.
Fluidverarbeitungssystem, das Folgendes umfasst: eine Steuereinheit; einen Treiber, der mit der Steuereinheit verbunden ist; ein Fluidheizgerät, das elektrisch mit der Steuereinheit und dem Treiber verbunden ist, wobei das Fluidheizgerät fähig ist, an seinem Eingang ein Fluid zu empfangen und das Fluid an seinem Ausgang abzugeben, wobei das Fluidheizgerät ferner fähig ist, das Fluid zu erwärmen, während es sich vom Eingang des Fluidheizgeräts zum Ausgang des Fluidheizgeräts bewegt; eine Fluideingangseinheit, die physisch mit dem Eingang des Fluidheizgeräts verbunden ist; und eine Fluidausgangseinheit, die physisch mit dem Ausgang des Fluidheizgeräts verbunden ist.
System nach Anspruch 34, wobei die Steuereinheit Steuersignale bereitstellt, um den Ausgang des Fluidheizgeräts basierend auf Rückkopplungssignalen von einem Temperaturfühler des Fluidheizgeräts zu steuern.
System nach Anspruch 34, wobei das Fluidheizgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 33 ist.
System nach einem der Ansprüche 34 bis 36, das eine Vielzahl solcher Fluidheizgeräte umfasst.
System nach einem der Ansprüche 34 bis 37, wobei das Fluidheizgerät ein bodenloses, extrakorporales, Inline-Heizgerät ist.
System nach einem der Ansprüche 34 bis 38, wobei das zulässige Ausmaß an Leckstrom null ist.
System nach einem der Ansprüche 34 bis 39, wobei das zulässige Ausmaß an Leckstrom vorhandenen, vorgesehenen oder zukünftigen medizinischen Standards für zulässigen Leckstrom entspricht.
System nach einem der Ansprüche 34 bis 40, wobei maximaler Leckstrom gemäß ANSI/AAMI/IEC 60601 definiert ist.
System nach einem der Ansprüche 34 bis 41, wobei das Fluidheizgerät konfiguriert und fähig ist, ein durchfließendes Fluid, das mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 300 ml/min fließt, von 15°C auf 40°C zu erhitzen und einen Leckstrom unter 10 μA zu bereitzustellen.
System nach einem der Ansprüche 34 bis 42, wobei das Fluidheizgerät konfiguriert und fähig ist, ein durchfließendes Fluid, das mit einer Strömungsgeschwindigkeit von bis zu 500 ml/min fließt, auf etwa 38°C bis etwa 43°C zu erhitzen.
System nach einem der Ansprüche 34 bis 43, wobei das Fluidheizgerät zumindest ein Heizelement umfasst.
System nach einem der Ansprüche 34 bis 44, wobei das zumindest eine Heizelement zumindest zwei Heizelemente umfasst.
System nach einem der Ansprüche 34 bis 45, das ferner einen Temperaturfühler umfasst.
System nach einem der Ansprüche 34 bis 46, das ferner einen Temperaturfühler umfasst, wobei der Temperaturfühler elektronisch mit einer Steuereinheit verbunden ist, wobei die Steuereinheit fähig ist, Rückkopplungssignale vom Temperaturfühler zu empfangen und Steuersignale bereitzustellen, um einen Ausgang des zumindest einen Heizelements zu steuern.
System nach einem der Ansprüche 34 bis 47, wobei die Temperatur des zumindest einen Heizelements von einem Bediener elektronisch eingestellt oder zurückgestellt wird oder werden kann.
System nach einem der Ansprüche 34 bis 48, wobei das System ein Fluidverarbeitungssystem ist.
System nach einem der Ansprüche 34 bis 49, wobei das Fluidheizgerät einen Fluidkanal umfasst, der im Querschnitt gesehen kreisförmig, quadratisch, rechteckig oder oval ist oder in unterschiedlichen Querschnitten variierende Abmessungen aufweist.
System nach einem der Ansprüche 34 bis 50, wobei eine Außenwand des Fluidkanals entweder glatt oder unregelmäßig ist.
System nach einem der Ansprüche 34 bis 51, wobei das Fluidheizgerät ein Wärmeübertragungselement umfasst, das eine Oberfläche des Wärmeübertragungselements mit dem Fluidkanal verbindet.
System nach einem der Ansprüche 34 bis 52, wobei das Wärmeübertragungselement ein Wärmeverteilungselement ist.
System nach einem der Ansprüche 34 bis 53, wobei der Körper des Fluidheizgeräts aus dem Wärmeübertragungselement besteht und im Querschnitt gesehen kreisförmig, quadratisch, rechteckig oder oval ist.
System nach einem der Ansprüche 34 bis 54, wobei das Fluidheizgerät eine Vielzahl von Eingängen und Ausgängen aufweist, wobei die Eingänge und Ausgänge jeweils ausgebildet sind, um abnehmbar mit einer Befestigung verbunden zu werden.
System nach einem der Ansprüche 34 bis 55, wobei das zumindest eine Heizelement ein Keramikheizelement ist.
System nach einem der Ansprüche 34 bis 56, wobei das Fluidheizgerät direkt mit einer Patientenleitung verbunden ist.
System nach einem der Ansprüche 34 bis 57, wobei das System eine Vielzahl solcher Fluidheizgeräte in Reihe geschaltet umfasst.
System nach einem der Ansprüche 34 bis 58, wobei das System einen oder mehrere Leckdetektoren umfasst.
System nach einem der Ansprüche 34 bis 59, wobei ein oder mehrere Leckdetektoren an jedem Eingang und/oder jedem Ausgang des Fluidheizgeräts angeordnet sind oder dazu benachbart sind.
Verfahren zum Erwärmen von Fluid, das Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Fluidheizgeräts oder Systems nach einem der Ansprüche 1 bis 60 und Durchführen eines Fluids durch das Fluidheizgerät, um das Fluid zu erwärmen.
Verfahren, das Folgendes umfasst: Bereitstellen einer Fluidheizvorrichtung; Hindurchführen eines Fluids durch die Fluidheizvorrichtung, wobei das Fluid mit einer ersten Temperatur in die Vorrichtung eintritt und mit einer zweiten Temperatur, die höher ist als die erste Temperatur, aus der Vorrichtung austritt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 61 oder 62, wobei das Fluid von einem kalten Zustand auf einen warmen Zustand erwärmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 61 bis 63, wobei das Fluid kontinuierlich durch die Fluidheizvorrichtung geführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 61 bis 64, wobei das Fluid von einem Raumtemperaturzustand auf einen warmen Zustand erwärmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 61 bis 65, wobei die Fluidheizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 60 ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 61 bis 66, wobei verhindert wird, dass ein vorbestimmtes Ausmaß an Leckstrom einen vorbestimmten Bodenpfad durch das Fluid bildet.
Fluidheizvorrichtung, die Folgendes umfasst: einen Trägerkörper, der aus Keramik besteht; und einen oder mehrere Leistungstransistoren, um den Trägerkörper mit Wärme zu versorgen.
Fluidheizvorrichtung nach Anspruch 68, wobei Wärme für den Trägerkörper nur durch den einen oder die mehreren Transistoren bereitgestellt wird.
Fluidheizvorrichtung nach einem der Ansprüche 68 oder 69, wobei der Trägerkörper eine Platte ist, deren Größe zum Tragen eines Dialysatbeutels angepasst ist.
Fluidheizvorrichtung nach einem der Ansprüche 68 bis 70, wobei der eine oder die mehreren Leistungstransistoren die einzigen Heizelemente der Fluidheizvorrichtung sind.
Fluidheizvorrichtung nach einem der Ansprüche 68 bis 71, wobei die Keramik aus Aluminiumnitrid (AlN) und Berylliumoxid (BeO) ausgewählt ist.
Heizvorrichtung, die Folgendes umfasst: einen Körper, der aus einer ersten Platte und einer zweiten Platte besteht, wobei der Körper eine erste Durchgangsöffnung in eine erste Richtung und eine zweite Durchgangsöffnung in eine zweite Richtung gegenüber der ersten Richtung bildet; wobei ein Fluidkanal zwischen den beiden Platten ausgebildet ist; und einen Keramikisolator, der ein oder mehrere Heizelemente umfasst.
Heizvorrichtung nach Anspruch 73, wobei jede aus der ersten Durchgangsöffnung und der zweiten Durchgangsöffnung eine Vertiefung mit verschlossenem Ende aufweist, die tiefer ist als der Kanal, um eine gleichförmige Verteilung des Stroms zu erleichtern.
Heizvorrichtung nach Anspruch 73, wobei nur eine aus der ersten Durchgangsöffnung und der zweiten Durchgangsöffnung eine Vertiefung mit verschlossenem Ende aufweist, die tiefer ist als der Kanal, um eine gleichförmige Verteilung des Stroms zu erleichtern.
Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 73 bis 75, die eine Vielzahl der Keramikisolatoren umfasst, wobei zumindest einer der Keramikisolatoren mit der ersten Platte verbunden ist, und zumindest einer der Keramikisolatoren mit der zweiten Platte verbunden ist.
Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 73 bis 76, wobei die erste und zweite Platte aus Kupfer oder einem anderen stark wärmeleitenden Material bestehen.
Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 73 bis 77, wobei das eine oder die mehreren Heizelemente Transistoren sind.
Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 73 bis 78, wobei der Keramikisolator von einem oder mehreren elastischen Einspannelementen eingespannt wird, um differenzieller Wärmeausdehnung Rechnung zu tragen.
Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 73 bis 79, wobei das eine oder die mehreren elastischen Einspannelemente Federn sind.
Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 73 bis 80, wobei der Fluidkanal durch eine oder mehrere Vertiefungen definiert ist, die in die erste Platte und in die zweite Platte gefräst sind.
Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 73 bis 81, wobei die Innenflächen des Fluidkanals bezüglich Biokompatibilität oberflächenbehandelt sind.
Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 73 bis 82, wobei die Oberflächenbehandlung zuerst Vernickeln und dann Vergolden ist.
Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 73 bis 83, wobei entsprechende O-Ringe an der ersten und der zweiten Durchgangsöffnung bereitgestellt sind, um Hochdruckdichtungen bereitzustellen.
Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 73 bis 84, wobei die Heizvorrichtung in Form einer Sandwich-Struktur vorliegt und durch eine einzelne Kompressionsvorrichtung zusammengehalten wird.
Fluidheizvorrichtung für medizinische Fluids, die Folgendes umfasst: eine Anordnung von flachen Platten, die in paralleler Beziehung gehalten werden, wobei zumindest eine davon eine Vertiefung in einer Oberfläche aufweist, die einer anderen der flachen Platten zugewandt ist, wodurch ein Kanal gebildet wird; eine Halbleiterleistungssteuereinheit, die in Kontakt mit der Platte ist und als einziges Heizelement dient und so angeordnet ist, dass sie den Großteil der von ihr abgegebenen Wärme in zumindest eine der flachen Platten leitet; wobei zumindest eine der Platten zumindest zwei Öffnungen aufweist, die in Fluidkommunikation mit dem Kanal sind und Dichtungselemente aufweisen, die zur Befestigung an externen Fluidschläuchen ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 86, wobei die Halbleiterleistungssteuereinheit einen Transistor umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 86 oder 87, wobei die Halbleiterleistungssteuereinheit mehrere Transistoren umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 86, 87 oder 88, wobei die Platten aus Kupfer bestehen, wobei zumindest eine Oberfläche davon mit einem biokompatiblen Material beschichtet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 86 bis 89, wobei die Kupferplatten mit Gold beschichtet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 86 bis 90, wobei der Kanal ein Seitenverhältnis von mehr als zehn zu eins aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 86 bis 91, wobei der Kanal eine Tiefe (Abmessung orthogonal zur Metallplattenhauptfläche) aufweist, die weniger als 5 mm beträgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 86 bis 92, wobei der Kanal eine Tiefe (Abmessung orthogonal zur Metallplattenhauptfläche) aufweist, die weniger als 2 mm beträgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 86 bis 93, wobei der Kanal eine Tiefe (Abmessung orthogonal zur Metallplattenhauptfläche) aufweist, die weniger als 1 mm beträgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 86 bis 94, die ferner einen elektrischen Isolator zwischen der Halbleiterleistungssteuereinheit und der zumindest einen der Platten umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 86 bis 95, wobei die Halbleiterleistungssteuereinheit Leistungsverbindungen aufweist, die mit einer elektrischen Stromquelle verbunden sind; wobei die Vorrichtung ferner eine Schaltung umfasst, die für eine Befehlsstromsteuerungseingabe der Halbleiterleistungssteuereinheit ausgebildet ist, um trotz schwankender Spannung der elektrischen Stromquelle eine konstante Verlustleistungsrate aufrecht zu erhalten.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 86 bis 96, wobei der Kanal einen rechteckigen Querschnitt aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 86 bis 97, wobei die Vorrichtung vollständig in einem elastischen Vergussmaterial eingeschlossen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 86 bis 98, wobei die Vorrichtung vollständig in RTV eingeschlossen ist.