DE202005021999U1

DE202005021999U1 - Heiz-/Kühlsystem für einen Wärmeaustausch-Dauerkatheter

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Publication number: DE202005021999U1
Application number: DE202005021999U
Authority: DE
Original assignee: Zoll Circulation Inc
Current assignee: Zoll Circulation Inc
Priority date: 2004-08-06
Filing date: 2005-08-04
Publication date: 2012-02-17
Anticipated expiration: 2015-08-05
Also published as: US20050028551A1; US8690826B2; US20070244434A1; US20130325090A1; EP2618080A1; US7287398B2; US8790304B2; US20130060311A1; US20120325426A1; US20070240447A1; US8388577B2; US7640768B2; US20170284390A1; US8317491B2; US20140067027A1; US9624926B2; EP2618080B1; US20070244531A1; US20130046365A1; US20140151017A1

Abstract

Wärmeaustauschsystem für einen Wärmeaustausch-Dauerkatheter (12) mit: einem Wärmeaustauschbad (14), das eingerichtet ist, um ein leitungstransportiertes Arbeitsfluid zu und von dem Katheter (12) zu transportieren; und einem mit der Leitung verbundenen Strömungsdetektor (429, 800) zum Detektieren der Strömung des durch die Leitung strömenden Arbeitsfluids.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Vorrichtungen zum Wärmeaustausch mit dem Körper eines Patienten.
STAND DER TECHNIK
Es wurde festgestellt, dass der medizinische Erfolg für einen Patienten, der an einem schweren Gehirntrauma oder an Ischämie, verursacht durch einen Schlaganfall, oder einen Herzinfarkt oder einen Herzstillstand leidet, verbessert wird, wenn der Patient unter die normale Körpertemperatur (37°C) heruntergekühlt wird. Überdies ist es weiterhin bei solchen Patienten anerkannt, dass es wichtig ist, einer Hyperthermie (Fieber) vorzubeugen, selbst wenn entschieden wurde, keine Hypothermie einzuleiten. Außerdem kann es bei bestimmten Anwendungen, wie zum Beispiel Post-CAPG-Chirurgie, wünschenswert sein, einen hypothermischen Patienten wieder zu erwärmen.
Wie durch die vorliegende Erfindung erkannt, können die oben genannten Vorteile durch Regulieren der Temperatur durch Kühlen oder Wärmen des gesamten Körpers des Patienten erreicht werden. Außerdem erkennt die vorliegende Erfindung, dass durch Bereitstellen eines zentralen venösen Katheters, der außerdem das benötigte Blut kühlt oder erwärmt, keine zusätzlichen chirurgischen Eingriffe bei diesen Patienten erforderlich sind, da viele Patienten bereits mit zentralen venösen Kathetern für andere klinisch zugelassene Zwecke intubiert sind, wie zum Beispiel Medikamentenverabreichung und Blutüberwachung. Jedoch können auch weniger optimal Einzweck-Wärmeaustauschkatheter, wie zum Beispiel die von Innercool Therapies aus San Diego, CA und Radiant Medical aus Portola Valley, CA verwendet werden.
Unabhängig von dem jeweils verwendeten Katheter, ist es klar, dass Wärme von dem Kühlmittel, das durch den Katheter strömt, entnommen oder hinzugefügt werden muss. Wie hier erkannt ist es wünschenswert, dass ein Wärmeaustauschsystem für einen Wärmeaustauschkatheter minimal Energie und Platz braucht. Eine kleine Größe ist wünschenswert, da Platz in Intensivstationen oft wertvoll ist. Wie außerdem hier erkannt, ist es für den Komfort des Patienten wünschenswert, dass so ein Wärmeaustauschsystem ein Minimum an Geräuschen erzeugt. Wie weiter durch die vorliegende Erfindung verstanden, ist es wünschenswert, dass das Wärmeaustauschsystem einfach durch Pflegepersonal zu bedienen ist und Überwachungssysteme und eine zweckmäßige Temperaturregelung bereitstellt. US Patent Nummer 6,146,411 , das hierin durch Bezugnahme einbegriffen ist, offenbart ein Wärmeaustauschsystem dieser Art. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine oder mehrere der oben genannten Überlegungen zu berücksichtigen.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ein Wärmeaustauschsystem für einen Wärmeaustausch-Dauerkatheter schließt ein Wärmeaustauschbad ein, das eingerichtet ist, um eine Leitung aufzunehmen, die Arbeitsfluid zu dem Katheter und von dem Katheter weg führt. Ein Wärme-/Kühlfluid ist in dem Bad angeordnet, um Wärme mit dem Arbeitsfluid auszutauschen. Das Wärme-/Kühlfluid strömt durch einen Wärmeaustauscher, der ein Kühlmittel und zwei oder mehr Kompressoren einschließt, die parallel zueinander geschaltet sind. Außerdem wälzt eine Wärme-/Kühlfluidpumpe das Wärme-/Kühlfluid zwischen dem Wärmeaustauscher und dem Wärmeaustauschbad um.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Kompressoren drehzahlveränderliche Gleichstromkompressoren (DC). Ferner pumpt bevorzugt eine Zahnradverdrängerpumpe das Arbeitsfluid, wie zum Beispiel Kochsalzlösung bzw. physiologische Kochsalzlösung, zu und von dem Katheter. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Pumpe trennbar mit einem Motor in Eingriff gebracht.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung schließt ein Wärmeaustauschsystem für einen Wärmeaustausch-Dauerkatheter ein Wärmeaustauschbad ein, das eingerichtet ist, um eine Leitung aufzunehmen, die Arbeitsfluid zu und von dem Katheter führt. Eine Pumpe ist mit der Leitung in Verbindung und pumpt das Arbeitsfluid zu und von dem Katheter.
In noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung schließt ein Fluidpumpenaufbau eine Pumpenunterstützungsplattform ein. Eine Pumpe wird entfernbar mit der Pumpenunterstützungsplattform in Eingriff gebracht. Bei diesem Aspekt pumpt die Pumpe Arbeitsfluid zu und von einem intravaskulären Katheter.
Bei noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung schließt ein Wärmeaustauschsystem für einen Wärmeaustausch-Dauerkatheter ein Wärmeaustauschbad ein, das eingerichtet ist, um eine Leitung aufzunehmen, die Arbeitsfluid zu und von dem Katheter führt. Bei diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Strömungsdetektor mit der Leitung verbunden und detektiert, wenn Arbeitsfluid durch die Leitung strömt.
Bei noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung schließt ein Fluidströmungsdetektor ein transparentes bzw. klares Gehäuse und ein Schaufelrad ein, das drehbar in dem Gehäuse angeordnet ist. Der Fluidströmungsdetektor schließt des Weiteren drei Infrarot-Sende/Empfangs-Leuchtdiodenpaare ein. Jedes Infrarot-Sende/Empfangs-Leuchtdiodenpaar stellt einen Signalweg durch das Gehäuse her.
Die Details der vorliegenden Erfindung, sowohl bezüglich ihres Aufbaus als auch ihres Betriebs, können am besten unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen verstanden werden, in denen sich dieselben Bezugszeichen auf gleiche Teile beziehen:
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 ist ein schematisches Diagramm eines Heiz/Kühlsystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Schnittansicht eines Wärmeaustauschbads mit zum Verständnis weggelassener Wasser-Glykol-Rückflussleitung und weggelassenem Pegeldetektor;
3 ist eine Schnittansicht eines Fluidpegeldetektors;
4 ist eine detaillierte Schnittansicht eines Kühlers/Heizers;
5 ist ein Flussdiagramm der übergreifenden Betriebslogik der vorliegenden Erfindung;
6 ist ein Flussdiagramm der Linearmodus-Betriebslogik der vorliegenden Erfindung;
7 ist ein Flussdiagramm eines ersten Abschnitts der Kompressorregelungslogik;
8 ist ein Flussdiagramm eines zweiten Abschnitts der Kompressorregelungslogik;
9 ist ein Flussdiagramm eines dritten Abschnitts der Kompressorregelungslogik;
10 ist ein beispielhafter Graph einer Temperatur eines Patienten und einer Badtemperatur gegen die Zeit;
11 ist ein schematisches Diagramm eines alternativen Heiz-/Kühlsystems;
12 ist ein schematisches Diagramm eines alternativen Kühlmittelkreislaufs;
13 ist eine Seitenansicht eines Kochsalzlösungspumpenaufbaus;
14 ist eine Draufsicht des Kochsalzlösungspumpenaufbaus;
15 ist eine Draufsicht einer Pumpenunterstützungsplattform
16 ist eine Ansicht von unterhalb einer Pumpe;
17 ist eine perspektivische Ansicht eines alternativen Kochsalzlösungspumpenaufbaus;
18 ist eine Explosionsansicht des alternativen Kochsalzlösungspumpenaufbaus;
19 ist eine Seitenansicht eines bevorzugten Strömungsdetektors;
20 ist ein Flussdiagramm der Strömungserfassungslogik für die Kochsalzlösung; und
21 ist ein Flussdiagramm der Strömungserfassungslogik für das Glykol.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Beschreibung des Heiz-/Kühlsystems
Zunächst wird auf die 1 bezogen ein Patientenheiz/kühlsystem gezeigt und im Allgemeinen als 10 gekennzeichnet. Das System 10 schließt wie gezeigt drei getrennte Fluidkreisläufe ein: einen Kochsalzlösungskreislauf (auch als Arbeitsfluidkreislauf bezeichnet), einen Wasser-Glykol-Kreislauf (auch als Heiz-/Kühlfluidkreislauf bezeichnet) und einen Kühlkreislauf (auch als Kühlmittelkreislauf bezeichnet).
Zuerst mit dem Kochsalzlösungskreislauf beginnend, ist ein Wärmeaustauschkatheter 12, der während einer Operation in einen Patienten 13 eingeführt werden kann, mit einem Wärmeaustauschbad 14 durch eine Kochsalzlösungsversorgungsleitung 16 verbunden. Die Versorgungsleitung 16 ist mit einer gewundenen oder spiralförmigen Wärmeaustauschröhre 17 verbunden, die in das Fluid des Bades 14 eingetaucht ist, um mit diesem Wärme auszutauschen. Die Wärmeaustauschröhre 17 ist wiederum mit einer Kochsalzlösungsschlauchradpumpe 18 über eine Fluidleitung 20 verbunden. Die Kochsalzlösungspumpe 18 saugt bevorzugt Kochsalzlösung von einem Kochsalzlösungsreservoir 23 über eine Fluidleitung 24 an. Das Kochsalzlösungsreservoir 22 ist wie gezeigt in einem Kochsalzlösungspegeldetektor 25 angeordnet, der, wie unten im Detail beschrieben, hilft, die Kochsalzlösungspumpe 18 auf Grundlage des Kochsalzlösungspegels in dem Pegelreservoir 22 zu regeln. Es versteht sich, dass die Kochsalzlösungspumpe 18 in einer bevorzugten Ausführungsform vier Modi aufweist: einen Standby oder ausgeschalteten Modus, zwei Behandlungsmodi (d. h. zwei Behandlungsgeschwindigkeiten) und einen Leerlaufmodus, in dem die Kochsalzlösungspumpe 18 sehr langsam tätig ist, aber nicht anhält. In dem Leerlaufmodus ist der Patient 13 im Endeffekt thermisch von dem Wärme-/Kühlsystem 10 entkoppelt.
Eine Kochsalzlösungsquelle 26 stellt wie weiterhin in 1 gezeigt Kochsalzlösung für das Kochsalzlösungsreservoir 22 über die Fluidleitung 28 bereit. Die Kochsalzlösungsquelle 26 ist in einer bevorzugten Ausführungsform ein intravenöser (IV) Beutel und eine Leitungsklemme 27 ist bei einer Fluidleitung 28 zwischen der Kochsalzlösungsquelle 26 und dem Kochsalzlösungsreservoir 22 installiert. Es versteht sich, dass nachdem das Kochsalzlösungsreservoir 22 gefüllt ist, die Leitungsklemme 27 an der Fluidleitung 28 geklemmt wird, um die Kochsalzlösungsquelle 26 von dem Kochsalzlösungsreservoir 22 zu isolieren. 1 zeigt eine Kochsalzlösungsrückführleitung 29, die Kochsalzlösung von dem Katheter 12 zu dem Kochsalzlösungsreservoir 22 überträgt, um den Kochsalzlösungskreislauf zu vervollständigen. Es ist anzuerkennen, dass die Röhren 16, 17, 20, 24 und 29 als ein wegwerfbarer IV-Schlauchsatz bereitgestellt werden können.
1 zeigt auch einen Systemregler 30, der mit dem Kochsalzlösungspegeldetektor 25 über eine elektrische Leitung 32 und eine elektrische Leitung 34, d. h. eine für jeden Infrarotsensor, der wie unten beschrieben mit dem Kochsalzlösungspegeldetektor 25 verknüpft ist, verbunden ist. Der Systemregler 30 ist bevorzugt außerdem mit einem Sicherheitsschalter 36 der Kochsalzlösungspumpe 18 über eine elektrische Leitung 38 verbunden. Wie weiter unten detaillierter beschrieben, empfängt der Systemregler 30 Signale von dem Kochsalzlösungspegeldetektor 25 bezüglich des Kochsalzlösungspegels in ihm und verwendet diese Information, um die Kochsalzlösungspumpe 18 zu steuern, und zwar einschließlich des Öffnens des Sicherheitsschalters 36, um die Kochsalzlösungspumpe 18 unter bestimmten niedrigen Kochsalzlösungspegelbedingungen abzuschalten.
Es versteht sich, dass in dem Kochsalzlösungskreislauf Kochsalzlösung zu und von dem Katheter 12 durch die spiralförmige Wärmeaustauschröhre 17 in dem Wärmeaustauschbad 14 zirkuliert wird. Wie unten im Detail beschrieben, wird das Wärmeaustauschbad 14 mit Heiz-/Kühlfluid, bevorzugt Wasser-Glykol, gefüllt. Das Wasser-Glykol kann beheizt oder gekühlt werden, um die Kochsalzlösung zu heizen oder zu kühlen und somit die Temperatur des Patienten 13, in dem der Katheter 12 eingeführt ist, zu erhöhen oder zu senken. Es versteht sich auch, dass das bevorzugte Arbeitsfluid Kochsalzlösung ist, jedoch irgend ein anderes aus dem Stand der Technik bekanntes Fluid verwendet werden kann.
Nunmehr den Wasser-Glykol-Kreislauf betrachtend, ist der Wasser-Glykol-Kreislauf mit einem Kühler/Heizer 40 über eine Wasser-Glykol-Versorgungsleitung 42 und eine Wasser-Glykol-Rückführleitung 44 verbunden. In der Wasser-Glykol-Rückführleitung 44 ist eine Wasser-Glykol-Pumpe 46 installiert, um Wasser-Glykol durch den Wasser-Glykol-Kreislauf zu zirkulieren. 1 zeigt, dass das Wärmeaustauschbad 14 auch in fluider Verbindung mit einem Wasser-Glykol-Reservoir 47 ist, das in einem Wasser-Glykol-Pegeldetektor 48 über eine Fluidleitung 50 verbunden ist. In Übereinstimmung mit dem weiter unten beschriebenen Prinzipien, wird der Wasser-Glykol-Pegeldetektor 48 verwendet, um den Pegel des Wasser-Glykols in dem Wärmeaustauschbad 14 zu bestimmen.
Ferner ist der Systemregler 30 mit dem Kühler/Heizer 40 über elektrische Leitungen 52 und 54 verbunden. Darüber hinaus ist der Systemregler 30 bei der Wasser-Glykol-Pumpe 46 mit einem Sicherheitsschalter 55 über eine elektrische Leitung 56 und mit dem Kühlmittelpegelsensor 48 über eine elektrische Leitung 58 und eine elektrische Leitung 60 verbunden. Dadurch kann der Systemregler 30 den Betrieb des Kühlers/Heizers 40 basierend auf Signalen von einer unten beschriebenen Temperaturüberwachung regeln und den Betrieb der Wasser-Glykol-Pumpe 46 basierend auf Pegelsignalen von ebenso nachfolgend beschriebenen Infrarotsensoren regeln, die in dem Wasser-Glykol-Pegeldetektor 48 angeordnet sind. Wie gezeigt ist der Systemregler 300 über eine elektrische Leitung 59 auch mit einem Temperatursensor 57 verbunden, der bei dem Auslass des Kühlers/Heizers platziert ist. Der Regler 30 verwendet eine Eingabe des Temperatursensors 57, um den Kühler/Heizer 40 und andere Komponenten des Systems 10 zu regeln.
Es versteht sich, dass während Wasser-Glykol durch den Wasser/Glykol Kreislauf gepumpt wird, der Kühler/Heizer 40 das Wasser/Glykol heizen oder kühlen kann. In dem Wärmeaustauschbad 14 tauscht das Wasser/Glykol Wärme mit der Kochsalzlösung aus. Somit kann das Wasser-Glykol verwendet werden, um Kochsalzlösung zu heizen oder zu kühlen und wiederum den Patienten, in den der Katheter 12 intubiert ist, zu wärmen oder zu kühlen. Es versteht sich ferner, dass Wasser-Glykol das bevorzugte Heiz-/Kühlmittel ist. Jedoch kann irgendein anderes Fluid mit ähnlichen Eigenschaften verwendet werden.
Nunmehr den dritten (Kühlmittel) Kreislauf betrachtend, ist ein drehzahlveränderlicher gleichstrombetriebener (DC) Kompressor 62 über eine Kühlmittelversorgungsleitung 64 und eine Kühlmittelrückführleitung 66 mit dem Kühler/Heizer 40 in fluider Verbindung. Es versteht sich, dass der Kompressor 62 mit Kühlmittel gefüllt ist, zum Beispiel R134a. Ein Kompressorregler 68 ist mit dem Kompressor 62 über eine elektrische Leitung 70 verbunden. Der Systemregler 30 ist wiederum mit dem Kompressorregler 68 über eine elektrische Leitung 72 verbunden. Der Kompressorregler 68 ist weiterhin mit einem unten beschriebenen Heizer innerhalb des Kühlers/Heizers 40 über eine elektrische Leitung 73 verbunden.
Es versteht sich, dass der Systemregler 30 Temperatursignale von der unten beschriebenen Temperaturüberwachung empfängt und diese Signale verwendet, um den Betrieb des Kompressors 62 und des Heizers zu steuern. Der Kompressor 62 wird verwendet, um das Wasser-Glykol, das durch den Kühler/Heizer 40 durch die Wasser-Glykol-Pumpe 46 gepumpt wird, zu kühlen.
Fortfahrend unter Bezugnahme auf 1 ist eine Gleichstromversorgung 74 mit dem Systemregler 30 durch eine elektrische Leitung 76 verbunden. Die Gleichstromversorgung 74 ist wiederum bevorzugt mit einem Trenntransformator (XFMR) 78 durch eine elektrische Leitung 80 verbunden. Der XFMR 78 kann mit einem Wechselstromeingang 82 (AC), zum Beispiel einer einhundertzwanzig Volt (120 V) Standardsteckdose, über eine Anschlussleitung 84 verbunden sein. Das System 10 kann auch eingerichtet sein, um einhundert bis zweihundertundvierzig Volt AC (100–240 VAC) zum Arbeiten aufzunehmen.
Wie ferner in 1 gezeigt, ist eine Temperaturüberwachung 86 mit dem Systemregler 30 über eine elektrische Leitung 88 verbunden. Ein erster Patiententemperaturfühler 90 und ein zweiter Patiententemperaturfühler 92 sind bevorzugt jeweils über elektrische Leitungen 94 und 96 mit der Temperaturüberwachung 86 verbunden. Wie hier beabsichtigt, verwendet die Temperaturüberwachung 86 die Temperaturfühler 90, 92, um die Temperatur des Patienten 13 zu überwachen. Darüber hinaus sendet die Temperaturüberwachung 86 Signale, die die Temperatur des Patienten 13 wiedergeben, zu dem Systemregler 30. Diese Signale werden von dem Systemregler 30 verwendet, um den Betrieb des Kühlers/Heizers 40, der Kochsalzlösungspumpe 18 und des DC Kompressors 62 zu regeln.
1 zeigt eine Anzeigeeinrichtung 98, die über eine elektrische Leitung 100 und eine elektrische Leitung 102 mit dem Systemregler 30 verbunden ist. Bevorzugterweise stellt die Anzeigeeinrichtung 98 einen visuellen Hinweis der Temperatur des Patienten und der Badtemperatur bereit. Beispielsweise kann die Anzeigeeinrichtung 98 verwendet werden, um Minute für Minute Graphen zu der Patiententemperatur (für zum Beispiel 21 Tage) und der Wasser-Glykol Badtemperatur auszugeben. Die Anzeigeeinrichtung 98 kann auch verwendet werden, um Informationen bezüglich der von dem Patienten benötigten Kühlleistung bereitzustellen, ob das System das Bad heizt oder kühlt, und mit welcher Rate, zum Beispiel niedrig, mittel oder maximal, das System das Bad heizt oder kühlt. Ferner kann die Anzeigeeinrichtung 98 die aktuelle Patiententemperatur und die Patientenzieltemperatur anzeigen.
Es versteht sich, dass ein Benutzer die Graphen in dem Mittelpunkt der Anzeige in Bezug zu einem feststehenden Cursor nach links oder nach rechts scrollen kann. Während die Graphen gescrollt werden, kann eine zu ihnen gehörende Information angezeigt werden. Die Anzeigeeinrichtung 98 schließt wie gezeigt ebenfalls ein Steuerpanel 104 ein, um es einem Benutzer zu ermöglichen, zum Beispiel einem Doktor oder einer Krankenschwester, Daten, wie zum Beispiel eine Patientenzieltemperatur, in das System 10 einzugeben.
Beschreibung des Wärmeaustauschbads
Nunmehr bezugnehmend auf 2 werden Einzelheiten eines bevorzugten nicht einschränkenden Wärmeaustauschbads 14 gezeigt. 2 zeigt, dass das bevorzugte Wärmeaustauschbad 14 einen Boden 110 einschließt, der eine von ihm aus erstreckende im Wesentlichen zylindrische durchgängige Seitenwand 112 aufweist. Der Boden 110 des Bads 14 ist wie gezeigt mit einem Loch 114 gebildet und die Wasser-Glykol-Versorgungsleitung 42 ist damit verbunden. Eine bevorzugt vertikale Steigröhre 116 erstreckt sich von dem Ende der Wasser-Glykol-Versorgungsleitung 42 in das Innere des Bads 14. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steigröhre 116 entlang ihrer Länge mit einer Serie von vier Lochringen 118 perforiert, aus denen Wasser-Glykol in das Bad 14 fließt. Diese vier Lochringe 118 gewährleisten eine radiale Bewegung des Wasser-Glykols durch die Wärmeaustauschröhrenleitung 17, d. h. zwischen und über die Windungen der Spirale. Es ist anzuerkennen, dass anstatt der Steigröhre 116, ein kleines Flügelrad auf dem Boden 110 des Bads 14 montiert werden kann, um das Wasser-Glykol darin umzuwälzen.
Die im Wesentlichen spiralförmige Wärmeaustauschröhrenleitung 17 ist wie in 2 gezeigt so in dem Bad 14 angeordnet, dass wenn das Bad 14 mit Wasser-Glykol gefüllt ist, die Wärmeaustauschröhrenleitung 17 vollständig in dem Wasser-Glykol eingetaucht ist. 2 zeigt, dass die Kochsalzlösungsversorgungsleitung 16 mit einem Ende der Wärmeaustauschröhrenleitung 17 verbunden ist. Umgekehrt ist die Fluidleitung 20 von der Kochsalzlösungspumpe 18 mit dem anderen Ende der Wärmeaustauschröhrenleitung 17 verbunden. Zum Zentrieren und zur Unterstützung des spiralförmigen Röhrenleitungssatzes 120 um die Steigröhre 116, erstrecken sich wie gezeigt vier vertikale Streben 122 (nur zwei in 2 gezeigt) von dem Boden 110 des Bads 14 nach oben und berühren die Außenfläche des Röhrenleitungssatzes 120. Als Alternative kann die Wärmeaustauschröhrenleitung 17 sich an der Seitenwand 112 des Bads 14 anlehnen.
2 zeigt ferner, dass das Bad 14 mit einem Deckel 124 bedeckt ist. Bevorzugterweise ist der Boden des Deckels 124 oberhalb der Oberseite des Wasser-Glykols in dem Bad 14 beabstandet, um einen Totluftraum 126 zwischen dem Deckel 124 und dem Wasser-Glykol herzustellen. Dieser Totluftraum 126 wirkt als ein Isolator, um störende Wärmebelastungen zu minimieren, das Verdampfen des Wasser-Glykols zu steuern und dem fortschreitendem Überfüllen des Bades 14 durch Kondensation der Umgebungsluft vorzubeugen. Der Deckel 124 kann außerdem an der Wand 112 durch eine elastische Dichtung 128, bevorzugt aus Silikon, abgedichtet werden.
Beschreibung des Pegeldetektors
Nunmehr bezugnehmend auf 3 werden Einzelheiten der bevorzugten Ausführungsform des Kochsalzlösungspegeldetektors 25 gezeigt. Es versteht sich, dass der Wasser-Glykol-Pegeldetektor 48 unter Verwendung der gleichen Prinzipien wie der Kochsalzlösungspegeldetektor 25 funktioniert. Wie in 3 gezeigt schließt der Kochsalzlösungspegeldetektor 25 ein Gehäuse 130 ein, das bevorzugt aus Acethal hergestellt ist, zum Beispiel aus Delrin^®, hergestellt von E. I. Dupont De Nemours & Co. aus Delaware. Das Gehäuse 130 ist bevorzugt mit einer ringförmigen mittigen Öffnung 132 ausgebildet, in der das bevorzugt klare Kochsalzlösungsreservoir 22 angeordnet ist. 3 zeigt, dass das Gehäuse mit einer ersten Queröffnung 134, einer zweiten Queröffnung 136 und einer dritten Queröffnung 138 ausgebildet ist, die zu der mittigen Öffnung 132 führen.
Der Kochsalzlösungspegeldetektor 25 schließt wie gezeigt einen Lichtsender, zum Beispiel eine Infrarotdiode (IR-LED) 140, ein, die in der ersten Öffnung 134 an einer Seite des Pegeldetektors 22 montiert ist. Andererseits werden bevorzugt zwei Lichtdetektoren, wie zum Beispiel ein erster IR-Detektor 142 und ein zweiter IR-Detektor 144, auf der zu der LED 140 gegenüberliegenden Seite des Kochsalzlösungspegeldetektors 25 in der zweiten und dritten Queröffnung 136, 138 platziert. Bevorzugt sind die Detektoren 142, 144 Fotodioden oder Fototransistoren.
In der derzeitig bevorzugten Ausführungsform sind die IR-LED 140 und die IR-Detektoren 142, 144 koplanar. Die IR-LED 140 gibt bevorzugt einen IR-Lichtstrahl ab, der durch den ersten IR-Detektor 142 detektiert werden kann, wenn der Kochsalzlösungspegel unter einem festgelegten Pegel liegt, zum Beispiel der Pegel des IR-LED 140 und der IR-Detektoren 142, 144. Wenn mit anderen Worten die Kochsalzlösung niedrig ist, nimmt der IR-Lichtstrahl den Weg zu dem ersten IR-Detektor 142, wie durch die gestrichelte Linie 146 gekennzeichnet. Wenn die Kochsalzlösung umgekehrt in dem Kochsalzlösungspegeldetektor 25 auf einem ordnungsgemäßen Pegel ist, wird der IR-Lichtstrahl abgelenkt, sodass er über den zweiten IR-Detektor 144 detektiert wird. In diesem Fall nimmt der IR-Lichtstrahl den durch die Linie 148 gekennzeichneten Weg.
Es versteht sich, dass der IR-Lichtstrahl moduliert, d. h. gepulst, werden kann zum Beispiel mit neuneinhalb Kilohertz (9,5 kHz), um eine fehlerhafte Erfassung zu vermeiden, zum Beispiel durch andere in dem gleichen Raum wie der Pegeldetektor 25 platzierte Lichtquellen und/oder Blasen in dem Kochsalzlösungsreservoir 22. Zu diesem Zweck kann der erste IR-Detektor 142 und der zweite IR-Detektor 144 jeweils mit oberen und unteren Tondetektoren 150, 152 verbunden werden, die nur Signale ausgeben, wenn sie eine Eingabe von zum Beispiel 9,5 kHz empfangen. Es ist anzuerkennen, dass wenn der Kochsalzlösungspegel in dem Pegeldetektor unter einen festgelegten Pegel fällt, der Regler 30 einen Alarm auf der Anzeigeeinrichtung 98 aktivieren kann. Der Alarm kann einen sichtbaren Alarm, zum Beispiel Licht, oder einen hörbaren Alarm, zum Beispiel einen Summer, einschließen. Zudem kann der Regler 30 die Kochsalzlösungspumpe 18 durch Öffnen des Sicherheitsschalters 36 deaktivieren, wenn der Kochsalzlösungspegel unter den festgelegten Pegel fällt.
Beschreibung des Kühlers/Heizers
4 zeigt die Einzelheiten bezüglich einer bevorzugten nicht einschränkenden Umsetzung des Kühlers/Heizers 40. Der Kühler/Heizer 40 ist wie in 4 gezeigt ein Röhrenwärmeaustauscher mit einer unteren Kammer 160, einer oberen Kammer 162 und dazwischen einer Vielzahl von Röhren 164, die Wasser-Glykol übertragen. Es versteht sich, dass Wasser-Glykol in die untere Kammer 160, hoch die Röhren 164, in die obere Kammer 162 und aus der oberen Kammer 162 zu dem Wärmeaustauschbad 14 strömt. Kühlmittel, zum Beispiel R134a, strömt um die Röhren 164, um das Wasser-Glykol in ihnen zu kühlen. Ein Widerstandsheizelement 166 ist in der unteren Kammer 160 angeordnet und erstreckt sich zum Heizen des Wasser-Glykols in dem Kühler/Heizer 60 teilweise in einer vergrößerten mittleren Röhre 168 nach oben. Das Heizelement 166 kann wie gezeigt einen eingebauten Thermoelement-Temperatursensor 170 einschließen, der wie unten im Detail beschrieben verwendet werden kann, um zu bestimmen, ob Glykol durch den Kühler/Heizer 60 strömt. Es ist anzuerkennen, dass in einer weniger bevorzugten Ausführungsform der Kühler/Heizer 40 und das Wärmeaustauschbad 14 in einer einzigen Einheit kombiniert werden können. Überdies ist anzuerkennen, dass der Temperatursensor 170 mit dem Systemregler verbunden werden kann.
Beschreibung der übergreifenden Betriebslogik der vorliegenden Erfindung
Nunmehr bezugnehmend auf 5 wird die übergreifende Betriebslogik der vorliegenden Erfindung gezeigt und beginnt bei Block 200, wo der Regler 30 initialisiert wird und die Patiententemperatur (T_pt), die Patientenzieltemperatur (T_target) und die Badtemperatur (T_bath) empfangen werden. Bevorzugt wird T_pt von der Temperaturüberwachung 86 empfangen, speziell von dem zweiten Temperaturfühler 92. Weitergehend zu Block 202, wird eine Temperaturdifferenz ΔT durch substrahieren von T_pt von T_target bestimmt. Als nächstes wird in dem Entscheidungskaro 204 bestimmt, ob der Absolutwert von ΔT weniger als ein festgelegtes Maß ist, zum Beispiel ein Zehntel Grad Celsius (0,1°C).
Wenn der Absolutwert von ΔT > 0,1°C ist, geht die Logik zu Block 206 weiter, wo das System 10 in einen maximalen Kühlungsmodus oder einen maximalen Erwärmungsmodus eintritt. Es versteht sich, dass wenn ΔT negativ ist, die Kochsalzlösungspumpe 18 auf volle Geschwindigkeit gebracht wird, der Kompressor 62 auf hohe Geschwindigkeit eingeschaltet wird und der Heizer 166 ausgeschaltet wird, um den Patienten zu kühlen. Umgekehrt, wenn ΔT positiv ist, wird die Kochsalzlösungspumpe 18 auf volle Geschwindigkeit gebracht, der Kompressor 62 wird ausgeschaltet und der Heizer 166 wird angeschaltet, um den Patienten zu wärmen.
Zurückkehrend zu dem Entscheidungskaro 204, bewegt sich, wenn der Absolutwert von ΔT weniger als 0,1°C ist, die Logik zu Block 208, wo die Änderungsrate von T_pt in Bezug zur Zeit, dT_pt/dt, unter Verwendung der folgenden Gleichung bestimmt wird:
bei der,

n: = 10, außer es sind noch keine 10 Minuten Patiententemperaturdaten vorhanden
T_pt: = Patiententemperatur

Vom Block 208 bewegt sich die Logik zu dem Entscheidungskaro 210, wo bestimmt wird, ob der Absolutwert von dT_pt/dt größer als sechsunddreißig Hundertstel Grad Celsius pro Stunde (0,36°C/hr) ist. Wenn nicht, geht die Logik weiter zu Block 212 und eine neue T_bath wird bestimmt.
Die neue T_bath wird basierend auf der Änderungsrate der Temperatur des Patienten bestimmt. Eine höhere Änderungsrate resultiert in einer neuen T_bath, die weiter weg von der aktuellen T_bath ist und eine niedrigere Änderungsrate resultiert in einer neuen T_bath, die näher an der aktuellen T_bath ist. Wenn dT_pt/dt tatsächlich größer als 0,36°C/hr und negativ ist, was bedeutet, dass der Patient 13 schnell gekühlt wird und keine Kochsalzlösungszirkulation durch den Katheter benötigt, bewegt sich die Logik zu Block 214, wo die Kochsalzlösungspumpe 18 im Leerlauf ist. Danach bewegt sich die Logik zu 212 und eine neue T_bath wird bestimmt.
Nach dem Block 212 fährt die Logik zu Block 216 fort, wobei der Kompressor 62 und der Kühler/Heizer 40, um die neue T_bath zu erreichen, gemäß der unten vorgebrachten Regeln betrieben werden. Weitergehend zu Block 218, wird die Kochsalzlösungspumpe 18 in einer bevorzugten Ausführungsform gezielt nach den folgenden Regeln im Leerlauf gehalten:

1. Vorbedingung: eine Wärmebehandlung hat gerade begonnen und die Wasser-Glykol-Temperatur ist niedriger als T_pt. Regel: die Kochsalzlösungspumpe 18 wird im Leerlauf gehalten, bis die Wasser-Glykoltemperatur zumindest so warm ist wie T_pt.
2. Vorbedingung: eine geregelte Wärmungs/Kühlungsratenbehandlung hat gerade begonnen und die Wasser-Glykol-Temperatur ist nicht innerhalb eines Grad Celsius (1°C) der Wasser-Glykol Referenztemperatur, T_ref, (T_pt –6°C beim Kühlen, T_pt +1°C beim Wärmen). Regel: die Kochsalzlösungspumpe 18 wird im Leerlauf gehalten, bis die Wasser-Glykol-Temperatur innerhalb 1°C der T_ref ist.
3. Vorbedingung: T_pt ist innerhalb von 0,1°C der T_target und T_pt/dT ist kleiner als 0,36°C/hr. Regel: die Kochsalzlösungspumpe 18 wird bei einer sehr niedrigen Rate im Leerlauf gehalten, bis die Wasser-Glykol-Temperatur T_ref erreicht.
4. Vorbedingung: PID hat das System geregelt, der Fehler überschreitet den Überschwingungsgrenzwert und die Wasser-Glykol-Temperatur ist wärmer als T_pt. Regel: die Kochsalzlösungspumpe 18 ist im Leerlauf, bis die Wasser-Glykol-Temperatur niedriger als T_pt ist.
5. Vorbedingung: PID hat das System geregelt, der Fehler überschreitet den Überschwingungsgrenzwert und die Wasser-Glykol-Temperatur ist kälter als T_pt. Regel: die Kochsalzlösungspumpe 18 ist im Leerlauf bis die Wasser-Glykol-Temperatur höher als T_pt ist.

Nachdem die Kochsalzlösungspumpe 18 wie oben beschrieben gezielt im Leerlauf gehalten wird, fährt die Logik zum Block 220 fort, wo das System in den unten beschriebenen linearen Kühlungsmodus eintritt.
Beschreibung der Linearmodus-Betriebslogik der vorliegenden Erfindung
6 zeigt die Linearmodus-Betriebslogik der vorliegenden Erfindung. Beginnend bei Block 230, wird in eine Do Loop Schleife eingetreten, wobei während des Linearmodus die nachfolgenden Schritte ausgeführt werden. In dem Linearmodus werden verschiedene Tests zur „Ausfallsicherheit” überwacht, um in dem Fall, dass eine schnelle Änderung der Patiententemperatur auftritt, zur maximalen Kühlung oder Erwärmung zurückzukehren. Wird zum Beispiel bei dem Entscheidungskaro 232 bestimmt, dass ΔT größer als ein halbes Grad Celsius (0,5°C) ist und ein negatives Vorzeichen hat, verlässt das System den Linearmodus und tritt in den maximalen Kühlungsmodus bei Block 234 ein. Ebenso, wenn bei Entscheidungskaro 236 bestimmt wird, das ΔT positiv und größer als drei Zehntel Grad Celsius (0,3°C) ist, bewegt sich die Logik zu Block 238, wo der Linearmodus verlassen wird und in den maximalen Wärmemodus eingetreten wird. Zudem wird bei Block 240 dT_pt/dt unter Verwendung der oben beschriebenen Gleichung bestimmt.
Weitergehend zu Entscheidungskaro 242 wird bestimmt, ob dT_pt/dt während der letzten zehn (10) Minuten größer als sieben Zehntel Grad Celsius pro Stunde (0,7°C/hr) ist. Wenn das so ist, bewegt sich die Logik zu Block 234, wo der Linearmodus verlassen wird und in den maximalen Kühlungsmodus eingetreten wird. Wenn dT_pt/dt während der letzten 10 min weniger als 0,7°C/hr ist, kehrt die Logik zum Entscheidungskaro 232 zurück und fährt wie oben beschrieben fort.
Beschreibung der Kompressorregelungslogik der vorliegenden Erfindung
Nunmehr Bezug nehmend auf 7, wird die Regellogik des Kompressors gezeigt und beginnt bei Block 250 mit einer Do Loop Schleife, wobei nachdem eine neue T_bath bestimmt ist, die folgenden Schritte ausgeführt werden. Bei dem Entscheidungskaro 252 wird bestimmt, ob die neue T_bath größer als die aktuelle T_bath ist. Wenn die neue T_bath niedriger ist als die aktuelle T_bath ist, bewegt sich die Logik zu Block 254 und der Heizer 166 wird deaktiviert, während der Kompressor 62 mit maximaler Geschwindigkeit aktiviert wird, um das Wasser-Glykol zu kühlen.
Weitergehend zum Entscheidungskaro 256 wird bestimmt, ob die aktuelle Badtemperatur in einem festgelegten Bereich, zum Beispiel zwei Zehntel Grad Celsius (0,2°C) der neuen T_bath ist. Wenn nicht, bewegt sich die Logik zu Block 258, wo die Kühlung des Wasser-Glykols fortgesetzt wird. Die Logik kehrt dann zu Entscheidungskaro 256 zurück. Wenn die aktuelle Badtemperatur innerhalb des festen Bereichs der neuen T_bath ist, bewegt sich die Logik zu Block 260, wo die Kompressorgeschwindigkeit progressiv vermindert wird.
Von Block 260 bewegt sich die Logik zum Entscheidungskaro 262, wo bestimmt wird, ob die aktuelle Temperatur stabil bei der neuen T_bath ist. Wenn ja, bewegt sich die Logik zu Block 264 und der Kompressor 260 wird bei der aktuellen Geschwindigkeit gehalten, um die Temperatur bei der neuen T_bath beizubehalten. Wenn sich die Temperatur beim Entscheidungskaro 262 nicht bei der neuen T_bath stabilisiert hat, bewegt sich die Logik zu dem Entscheidungskaro 266, wo bestimmt wird, ob die minimale Kompressorgeschwindigkeit erreicht worden ist. Wenn die minimale Kompressorgeschwindigkeit nicht erreicht worden ist, kehrt die Logik zu Block 260 zurück und fährt wie oben beschrieben fort. Wenn umgekehrt die minimale Kompressorgeschwindigkeit erreicht wurde, bewegt sich die Logik zu Block 268, wo die Heizleistung progressiv erhöht wird.
Als nächstes fährt die Logik bei Entscheidungskaro 270 fort, wo bestimmt wird, ob sich die aktuelle Temperatur bei der neuen T_bath stabilisiert hat. Wenn nicht, kehrt die Logik zu Block 268 zurück, wo fortgefahren wird, die Heizleistung progressiv zu erhöhen. Wenn sich andererseits die aktuelle Temperatur bei T_bath stabilisiert hat, bewegt sich die Logik zu Block 272, wo die aktuelle Leistung beibehalten wird. Danach bewegt sich die Logik zu Block 264, wo der Kompressor im Leerlauf bei der aktuellen Geschwindigkeit, in diesem Fall die niedrigste Geschwindigkeit, gehalten wird, um die Temperatur bei T_bath beizubehalten. In einer bevorzugten nicht einschränkenden Ausführungsform ist die niedrigste Temperatur auf die das Bad eingestellt werden kann ein halbes Grad Celsius (0,5°C).
Wenn beim Zurückkehren zum Entscheidungskaro 252 die neue T_bath größer als die aktuelle Temperatur ist, fährt die Logik bei Entscheidungskaro 274 fort, wo bestimmt wird, ob die neue T_bath weniger oder gleich einem vorbestimmten oberen Badgrenzwert, zum Beispiel zweiundvierzig Grad Celsius (42°C) ist. Wenn die neue T_bath weniger als der obere Badgrenzwert ist, bewegt sich die Logik zu 8. Wenn die neue T_bath jedoch gleich dem oberen Badgrenzwert ist, bewegt sich die Logik zu 9.
Wenn bei 8 fortfahrend die neue T_bath weniger als der obere Badgrenzwert ist, fährt die Logik bei Block 276 fort, wo der Kompressor 62 bei minimaler Geschwindigkeit aktiviert wird und der Heizer bei maximaler Leistung aktiviert wird. Von Block 276 aus bewegt sich die Logik zu Entscheidungskaro 278, wo bestimmt wird, ob die aktuelle Temperatur innerhalb eines festgelegten Bereichs liegt, zum Beispiel zwei Zehntel Grad Celsius (0,2°C) der neuen T_bath. Wenn nicht, fährt die Logik bei Block 280 fort und das Beheizen des Wasser-Glykols wird fortgesetzt. Wenn die Temperatur in dem festgelegten Bereich liegt, fährt die Logik bei Block 282 fort, wo die Heizleistung progressiv vermindert wird.
Als nächstes wird bei Entscheidungskaro 284 bestimmt, ob die aktuelle Temperatur sich bei der neuen T_bath stabilisiert hat. Wenn sich die aktuelle Temperatur bei der neuen T_bath stabilisiert hat, wird die aktuelle Heizleistung beibehalten, um die Temperatur bei der neuen T_bath zu halten. Wenn sich die aktuelle Temperatur andererseits nicht stabilisiert hat, fährt die Logik bei Entscheidungskaro 288 fort, wo bestimmt wird, ob der Heizerauslastungsgrad gleich null (0) ist. Wenn nicht, kehrt die Logik zu Block 282 zurück, wo die progressive Verminderung der Heizleistung fortgesetzt wird.
Wenn bei Entscheidungskaro 288 der Heizerauslastungsgrad gleich null ist, was darauf hinweist, dass die niedrigste Heizleistung erreicht worden ist, fährt die Logik zu Block 290 fort, wo die Geschwindigkeit des Kompressors 62 progressiv erhöht wird. Danach wird bei Entscheidungskaro 292 bestimmt, ob sich die aktuelle Temperatur bei der neuen T_bath stabilisiert hat. Wenn sich die Temperatur nicht stabilisiert hat, bewegt sich die Logik zu Block 290, wo die Verminderung der Kompressorgeschwindigkeit fortgesetzt wird. Wenn sich andererseits die Temperatur der Kompressorgeschwindigkeit bei T_bath stabilisiert hat, fährt die Logik bei Block 294 fort, wo die aktuelle Kompressorgeschwindigkeit beibehalten wird. Die Logik bewegt sich dann zu Block 286 und endet.
Wenn bei Rückkehr zu dem Entscheidungskaro 274 (7) die neue T_bath gleich dem oberen Badgrenzwert ist, bewegt sich die Logik zu 9. Bei Block 296 wird der Kompressor deaktiviert und der Heizer wird bei maximaler Leistung aktiviert. Von Block 296 aus bewegt sich die Logik zum Entscheidungskaro 298, wo bestimmt wird, ob die Temperatur innerhalb eines festgelegten Bereichs, zum Beispiel bei zwei Zehntel Grad Celsius (0,2°C), der neuen T_bath ist. Wenn nicht, wird das Beheizen des Wasser-Glykols bei Block 300 fortgesetzt. Wenn die aktuelle Temperatur innerhalb von 3°C der neuen T_bath ist, schreitet die Logik zu Block 302 fort, wo die Leistung des Heizers 166 progressiv vermindert wird. Dann wird bei Entscheidungskaro 304 bestimmt, ob die Temperatur sich bei der neuen T_bath stabilisiert hat. Wenn ja, wird die aktuelle Heizleistung beibehalten, um die Temperatur bei der neuen T_bath zu halten. Wenn sich die Temperatur hingegen nicht bei der neuen T_bath stabilisiert hat, setzt die Logik bei Entscheidungskaro 308 fort, wo bestimmt wird, ob der Heizerauslastungsgrad null erreicht hat (0). Wenn der Heizerauslastungsgrad nicht null erreicht hat, kehrt die Logik zu Block 302 zurück, wo die progressive Verminderung der Heizleistung fortgesetzt wird. Wenn andererseits der Heizerauslastungsgrad null erreicht hat, wird der Kompressor 62 kurzzeitig betrieben, um das Wasser-Glykol zu kühlen. Als nächstes wird wieder bei Entscheidungskaro 312 bestimmt, ob sich die Temperatur bei der neuen T_bath stabilisiert hat. Wenn nicht, kehrt die Logik zu Block 310 zurück und der Kompressor wird wieder kurz betrieben, um das Wasser-Glykol zu kühlen. Wenn sich die Temperatur bei Entscheidungskaro 312 bei der neuen T_bath stabilisiert hat, bewegt sich die Logik zu Block 306 und endet.
Es versteht sich, dass das oben beschriebene System zwei verschachtelte Regelkreisregler aufweist: einen äußeren Regelkreis und einen inneren Regelkreis. Der äußere Regelkreis ist direkt für das Regeln der Temperatur des Patienten zuständig und wird durch die Temperaturdifferenz zwischen T_target und T_pt betrieben. Andererseits ist der innere Regelkreis direkt für die Kühlmitteltemperatur, d. h. T_bath, die durch den Systemregler 30 hergestellt wird, zuständig. Es versteht sich weiterhin, dass die Logik des äußeren Regelkreises, d. h. die oben beschriebene übergreifende Betriebslogik und die Linearmodus-Betriebslogik, sich in dem Systemregler 30 befinden. Die Regellogik des inneren Regelkreis, d. h. die oben beschriebene Kompressorregelungslogik, befindet sich in dem Kompressorregler 68. Wenn der Kompressorregler 68 wie durch die vorliegende Erfindung beabsichtigt einen Befehl empfängt, um eine neue T_bath herzustellen, regelt der Kompressorregler 68 den Kompressor 62 und den Heizer 166 wie oben beschrieben, um die neue T_bath zu erreichen.
In einer bevorzugten nicht einschränkenden Ausführungsform weist der Kompressorregler 68 zwei Mittel zur Kontrolle über den Kompressor 62 auf. Als erstes kann er die Stromversorgung zum Kompressor 62 über ein DC-Halbleiterrelais an- und ausschalten. Als zweites kann er die Kompressorgeschwindigkeit zwischen einem Maximalwert, zum Beispiel dreitausendfünfhundert Umdrehungen pro Minute (3500 rpm) und einem Minimalwert, zum Beispiel zweitausend Umdrehungen pro Minute (2000 rpm) regulieren.
Ebenso in einer nicht einschränkenden Ausführungsform weist der Kompressorregler 68 nur eine Schaltdauerkontrolle über den Heizer 166 auf. Der Kompressorregler 68 kann die Heizleistung irgendwo zwischen null Prozent (0%), d. h. aus, und einhundert Prozent (100%), d. h. an, modulieren. Der Heizer 166 weist bevorzugt eine festgelegte Pulsdauer von einer Sekunde (1 s) auf. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Heizer 166 ebenfalls eine maximale Leistung von zweihundertundvierzig Watt (240 W) auf. Somit entspricht eine Einschaltdauer von fünfzig Prozent (50%) einhundertzwanzig Watt (120 W) durchschnittlicher Eingangsleistung zu dem Wasser-Glykol und eine Einschaltdauer von fünfundzwanzig Prozent (25%) würde einer sechzig Watt (60 W) durchschnittlichen Eingangsleistung entsprechen.
Beschreibung eines beispielhaften Graphen einer Patiententemperatur und Badtemperatur gegen die Zeit
10 zeigt einen beispielhaften nicht einschränkenden Graph einer durch die Linie 320 wiedergegebenen T_pt und einer durch die Linie 322 wiedergegebenen T_bath, aufgetragen gegen die Zeit. Wie gezeigt, ist der Patient ursprünglich in einem hyperthermischen Zustand, d. h. der Patient hat ein Fieber von neununddreißig Grad Celsius (39°C). Der Patient wird von 39°C zu einer T_target gleich sechsunddreißig ein halb Grad Celsius (36,5°C) bevorzugt über eine dreistündige Dauer mit einer Rate von acht Zehntel Grad Celsius pro Stunde (0,80°C/hr) heruntergekühlt. Dies kann durch Eintreten, in einen Maximalkühlmodus erreicht werden, bei dem die T_bath ein halbes Grad Celsius (0,5°C) beträgt.
Sobald T_pt sechsunddreißig sechs Zehntel Grad (36,6°C) erreicht, wird die Kochsalzlösungspumpe 18 bevorzugt im Leerlauf gehalten, um den Patienten 13 von dem Kühlsystem 10 thermisch zu entkoppeln und T_bath wird erhöht, zum Beispiel durch unter Strom setzen des Heizers 166 auf ungefähr fünfundzwanzig Grad Celsius (25°C). Durch thermisches Entkoppeln des Patienten 13 von dem Kühlsystem 10 wird T_pt den oben beschriebenen schnellen Rückgang unterbrechen, während T_bath erhöht wird.
Nachdem T_bath 25°C erreicht, kehrt die Kochsalzlösungspumpe 18 zur vollen Geschwindigkeit zurück, um den Patienten 13 mit dem Kühlsystem 20 thermisch zu koppeln. Wie durch die vorliegende Erfindung beabsichtigt, verlangsamt die höhere T_bath die Rate, mit der der Patient 13 gekühlt wird und hilft, T_pt in einem Gleichgewichtszustand nahe T_target, zum Beispiel innerhalb einem Zehntel eines Grad Celsius (0,1°C) von T_target, zu halten. T_bath kann, wenn notwendig, leicht erhöht oder gesenkt werden, zum Beispiel weniger als fünf Grad Celsius (5°C) wie gezeigt, um T_pt in dem oben beschriebenen Gleichgewichtszustand zu halten.
Beschreibung eines alternativen Heiz-/Kühlsystems
Nunmehr wird unter Bezugnahme auf 11 ein alternatives Heiz-/Kühlsystems für einen Patienten gezeigt und im allgemeinen mit 410 gekennzeichnet. Ähnlich zu dem oben beschriebenen System 10 schließt das in 11 gezeigte System 410 drei getrennte Fluidkreisläufe ein: einen Kochsalzlösungskreislauf (auch als Arbeitsfluidkreislauf bezeichnet), einen Wasser-Glykol-Kreislauf (auch als Heiz-/Kühl-Fluidkreislauf bezeichnet) und einen Kühlkreislauf (auch als Kühlmittelkreislauf bezeichnet).
Zuerst den Kochsalzlösungskreislauf betrachtend, ist ein Wärmeaustausch-Dauerkatheter 412, der während einer Operation in einen Patienten 413 eingeführt werden kann, mit einem Wärmeaustauschbad 414 über eine Kochsalzlösungsversorgungsleitung 416 verbunden. Die Versorgungsleitung 416 ist mit einer gewundenen oder spiralförmigen Wärmeaustauschröhre 417 verbunden, die in dem Badfluid eingetaucht ist, um damit Wärme auszutauschen. Die Wärmeaustauschröhre 417 ist wiederum mit einem Luftabscheidegefäß 418 über eine Fluidleitung 420 verbunden. Das Luftabscheidegefäß 418 ist von einem Luftabscheidedetektor 419 umgeben. Das Luftabscheidegefäß 418 ist wie gezeigt mit einer Kochsalzlösungspumpe 422 durch eine Fluidleitung 424 verbunden.
Es versteht sich, dass der Luftabscheidedetektor 419 in seinem Aufbau mit dem Kochsalzlösungspegeldetektor 25, wie oben beschrieben und in 3 gezeigt, identisch ist und verwendet werden kann, um zu detektieren, wenn Luft in den Arbeitsfluidkreislauf stromabwärts von der Pumpe 422 eingeführt wird, zum Beispiel durch die Pumpe 422 selbst. Wenn dementsprechend Luft in dem Luftabscheidegefäß 418 detektiert wird, wird die Pumpe 422 umgehend durch einen Regler gemäß den zuvor beschriebenen Prinzipien ausgeschaltet.
Wie weiterhin in 11 gezeigt, stellt eine Kochsalzlösungsquelle 426 der Pumpe 422 über eine Fluidleitung 427 Kochsalzlösung bereit. 11 zeigt eine Kochsalzlösungsrückflussleitung 428, die Kochsalzlösung von dem Katheter 412 zu dem Kochsalzlösungsreservoir 426 überträgt, um den Kochsalzlösungskreislauf zu vervollständigen. Ein unten im Detail beschriebener Kochsalzlösungsströmungsdetektor 429 ist entlang der Kochsalzlösungsrückflussleitung 428 zwischen dem Katheter 412 und dem Kochsalzlösungsreservoir 426 installiert. 11 zeigt, dass der Kochsalzlösungsströmungsdetektor 429 dem unten beschriebenen Systemregler über eine elektrische Leitung 425 Feedback bzw. eine Rückkopplung bereitstellt.
11 zeigt auch einen Systemregler 430, der mit dem Luftabscheidedetektor 419 über eine elektrische Leitung 432 und eine elektrische Leitung 434 verbunden ist, d. h. eine für jeden mit dem Luftabscheidedetektor 419 verknüpften Infrarotdetektor. Bevorzugt ist der Systemregler 430 auch über eine elektrische Leitung 438 mit einem Sicherheitsschalter 436 der Kochsalzlösungspumpe 422 verbunden. Wie weiter unten detaillierter beschrieben, empfängt der Systemregler 430 Signale von dem Luftabscheidedetektor 419 bezüglich des darin enthaltenen Pegels der Kochsalzlösung und verwendet diese Information, um die Kochsalzlösungspumpe 422 zu regeln, einschließlich des Öffnens des Sicherheitsschalters 436, um die Kochsalzlösungspumpe 422 bei bestimmten niedrigen Kochsalzlösungspegelbedingungen zu deaktivieren. Es versteht sich, dass innerhalb des Kochsalzlösungskreislaufs Kochsalzlösung durch die spiralförmige Wärmeaustauschröhre 417 in dem Wärmeaustauschbad 414 von und zu dem Katheter 412 zirkuliert wird.
Nunmehr den Wasser-Glykol-Kreislauf betrachtend, kommuniziert der Wasser-Glykol-Kreislauf mit einem Kühler/Heizer 440 über eine Wasser-Glykol-Versorgungsleitung 442 und eine Wasser-Glykol-Rückflussleitung 444. Eine Wasser-Glykol-Pumpe 446 ist in der Wasser-Glykol-Versorgungsleitung 442 installiert, um Wasser-Glykol durch den Wasser-Glykol-Kreislauf zu zirkulieren. 11 zeigt, dass das Wärmeaustauschbad 414 ebenso mit einem Wasser-Glykol-Reservoir 447 über eine Fluidleitung 450 verbunden ist. Das Wasser-Glykol-Reservoir ist, wie gezeigt, innerhalb eines Wasser-Glykol-Pegeldetektors 448 installiert. In Übereinstimmung mit den oben beschriebenen Prinzipien, kann der Wasser-Glykol-Pegeldetektor 448 verwendet werden, um den Pegel des Wasser-Glykols innerhalb des Wärmeaustauschbads 414 zu bestimmen.
Ferner ist der Systemregler 430 mit dem Kühler/Heizer 440 über elektrische Leitungen 452 und 454 verbunden. Außerdem ist der Systemregler 430 mit dem Kühlmittelpegeldetektor 448 über eine elektrische Leitung 458 und eine elektrische Leitung 460 verbunden. Somit kann der Systemregler 430 den Betrieb des Kühlers/Heizers 440 basierend auf Signalen von einer unten beschriebenen Temperaturüberwachung regeln und den Betrieb der Wasser-Glykol-Pumpe 446 basierend auf Pegelsignalen von den Infrarotdetektoren, die innerhalb des Wasser-Glykol-Pegeldetektors 448 angeordnet sind, regeln. Der Systemregler 430 ist wie gezeigt außerdem mit einem bei dem Auslass des Kühlers/Heizers angeordneten Temperatursensor 457 über eine elektrische Leitung 459 verbunden. Der Regler 430 verwendet eine Eingabe von dem Temperatursensor 457, um den Kühler/Heizer 440 und andere Systemkomponenten 410 zu regeln.
Es versteht sich, dass während Wasser-Glykol durch den Wasser/Glykolkreislauf gepumpt wird, der Kühler/Heizer 440 das Wasser-Glykol heizen oder kühlen kann. In dem Wärmeaustauschbad 414 tauscht das Wasser-Glykol Wärme mit der Kochsalzlösung aus. Das Wasser-Glykol kann somit verwendet werden, um Kochsalzlösung zu erwärmen oder zu kühlen und wiederum den Patienten zu wärmen oder zu kühlen, an dem der Katheter 412 angebracht ist. Es versteht sich weiterhin, dass Wasser-Glykol das bevorzugte Heiz-/Kühlfluid ist. Jedoch kann ein anderes Fluid mit ähnlichen Eigenschaften verwendet werden.
Nunmehr den dritten (Kühlmittel) Kreislauf beschreibend, ist ein drehzahlveränderlicher Gleichstromkompressor 462 (DC) mit dem Kühler/Heizer 440 über eine Kühlmittelversorgungsleitung 464 und einer Kühlmittelrückflussleitung 466 in fluider Verbindung. Es versteht sich, dass der Kompressor 462 mit Kühlmittel gefüllt ist, zum Beispiel R134a. Ein Kompressorregler 468 ist mit dem Kompressor 462 über eine elektrische Leitung 470 verbunden. Der Systemregler 430 ist wiederum mit den Kompressorregler 468 über eine elektrische Leitung 472 verbunden. Der Kompressorregler 468 ist auch mit einem Heizer (4) in dem Kühler/Heizer 440 über eine elektrische Leitung 473 verbunden.
Es versteht sich, dass der Systemregler 430 Temperatursignale von der unten beschriebenen Temperaturüberwachung empfängt und diese Signale verwendet, um den Betrieb des Kompressors 462 und des Heizers zu regeln. Der Kompressor 462 wird verwendet, um das Wasser-Glykol zu kühlen, dass durch den Kühler/Heizer 440 durch die Wasser-Glykol Pumpe 446 gepumpt wird.
Weiter auf 11 bezogen, ist eine DC-Stromversorgung 474 mit dem Systemregler 430 über eine elektrische Leitung 476 verbunden. Die DC-Stromversorgung 474 ist wiederum bevorzugt mit einem Trenntransformator (XFMR) 478 über eine elektrische Leitung 480 verbunden. Der XFMR 478 kann mit einem Wechselstromeingang 482 (AC), zum Beispiel einer einhundertzwanzig Volt (120 V) Standardsteckdose, über eine Anschlussleitung 484 verbunden sein. Es ist anzuerkennen, dass eine Stromversorgung mit einem geringen Kriechstrom verwendet werden kann und wenn diese tatsächlich verwendet wird, der XFMR 478 weggelassen werden kann.
Wie ferner in 11 gezeigt, ist eine Temperaturüberwachung 486 mit dem Systemregler 430 über eine elektrische Leitung 488 verbunden. Ein erster Patiententemperaturfühler 490 und ein zweiter Patiententemperaturfühler 492 sind bevorzugt mit der Temperaturüberwachung 486 jeweils über elektrische Leitungen 494 und 496 verbunden. Die Temperaturüberwachung 486 verwendet, wie hier beabsichtigt, die Temperaturfühler 490, 492, um die Temperatur des Patienten 413 zu überwachen. Darüber hinaus sendet die Temperaturüberwachung 486 Signale zu dem Systemregler 430, die die Temperatur des Patienten 413 wiedergeben. Diese Signale werden durch den Systemregler 430 verwendet, um den Betrieb des Kühlers/Heizers 440, der Kochsalzlösungspumpe 418 und des DC-Kompressors 462 zu regeln.
11 zeigt eine Anzeigeeinrichtung 498, die mit dem Systemregler 430 über eine elektrische Leitung 500 und eine elektrische Leitung 502 verbunden ist. Die Anzeigeeinrichtung 498 kann bevorzugt einen visuellen Hinweis auf die Temperatur des Patienten und die Badtemperatur bereitstellen. Beispielsweise kann die Anzeigeeinrichtung 498 verwendet werden, um Graphen der Temperatur des Patienten (zum Beispiel für 21 Tage) und die Wasser-Glykol-Badtemperatur Minute für Minute auszugeben. Die Anzeigeeinrichtung 498 kann auch verwendet werden, um Informationen bezüglich der von dem Patienten benötigten Kühlleistung, ob das System das Bad erwärmt oder kühlt, und bei welcher Rate, zum Beispiel niedrig, mittel oder maximal, das System das Bad heizt oder kühlt, bereitzustellen. Ferner kann die Anzeigeeinrichtung 498 die aktuelle Temperatur des Patienten und die Zieltemperatur des Patienten anzeigen.
Es versteht sich, dass ein Benutzer die Graphen in Bezug zu einem feststehenden Cursor im Mittelpunkt der Anzeige nach links oder rechts scrollen kann. Wenn die Graphen gescrollt werden, können damit verknüpfte Informationen angezeigt werden. Die Anzeigeeinrichtung 498 kann, wie gezeigt, auch ein Steuerpanel 504 einschließen, um es einem Benutzer zu ermöglichen, zum Beispiel einem Doktor oder einer Krankenschwester, Daten, wie zum Beispiel eine Patientenzieltemperatur, in das System 410 einzugeben.
Beschreibung eines alternativen Kühlmittelkreislaufs
Unter Bezugnahme auf 12 wird ein alternativer Kühlmittelkreislauf gezeigt, der allgemein mit 600 gekennzeichnet wird. 12 zeigt, dass der Kühlmittelkreislauf 600 einen ersten Kompressor 602 und einen zweiten Kompressor 604 aufweist, die parallel geschaltet sind und mit einem Kondensator 606 und einem Verdampfer 608 in Serie geschaltet sind. Ein Expansionsventil 610 ist ebenfalls zwischen den Kondensator 606 und den Verdampfer 608 geschaltet, um den Fluidkreislauf zu vervollständigen. Wie in 12 gezeigt, wird Glykol von einem Glykolbad zu und von dem Verdampfer 608 gepumpt. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Kompressoren 602, 604 drehzahlveränderliche Gleichstromkompressoren (DC), die über einen Regler, zum Beispiel einen Computer oder irgendeinen anderen Mikroprozessor, geregelt werden können. Um einem Stillstand von einem der Kompressoren 602, 604 während des Betriebs vorzubeugen, schließt der Regler bevorzugt einen Algorithmus ein, der dem unter Strom setzen des einen Kompressors wenn der andere Kompressor voll ausgelastet ist vorbeugen kann. Es ist zu beachten, dass die zwei parallel zueinander arbeitenden Kompressoren 602, 604 die Kühlleistung des Kühlmittelkreislaufs 600 erhöhen.
Beschreibung eines Kochsalzlösungspumpenaufbaus
13 und 14 zeigen einen beispielhaften nicht einschränkenden Kochsalzlösungspumpenaufbau, der allgemein mit 650 gekennzeichnet wird. Wie in den 13 und 14 gezeigt, schließt der Pumpenaufbau 650 eine Membranpumpe 652 ein, die abnehmbar in eine Pumpenstützplattform 654 eingreift. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist die Pumps 652 der hocheffizienten Membranpumpe ähnlich, die in den U. S. Patent Nummern 5,791,882 und 5,800,136 offenbar ist, die hierin durch Bezugnahme einbegriffen sind.
13 zeigt, dass die Pumpenunterstützungsplattform 654 eine obere Platte 656 und eine untere Platte 658 einschließt, die in einer bevorzugten Ausführungsform, zum Beispiel durch Befestigungselemente mit Gewinde, aneinander angebracht sind. Wie in 13 gezeigt, erstrecken sich mehrere Füße 660 von der unteren Platte 658 und stellen eine stabile Unterstützung für die Pumpenunterstützungsplattform 654 bereit. 13 zeigt ebenfalls, dass ein Pumpenantriebsaufbau 662 in die untere Platte 658 der Pumpenunterstützungsplattform 654 aufgenommen ist. Der Pumpenantriebsaufbau 662 schließt einen unten beschriebenen Motor und eine unten beschriebene Antriebswelle ein, die sich durch die obere Platte 656 der Pumpenunterstützungsplattform 654 erstreckt und in die Pumpe 650 eingreift.
Wie in den 13 und 14 gezeigt, schließt die Pumpenunterstützungsplattform 654 einen schnell zu lösenden Schließarm 664 ein, der vermeidet, dass die Pumpe 652 von der Pumpenunterstützungsplattform 654 aus dem Eingriff genommen wird, außer der Schließarm 664 wird rotiert, um die Pumpe 652 zu lösen. Die 14 und 15 zeigen ebenfalls, dass die Pumpenunterstützungsplattform 654 eine Überlauföffnung 665 einschließt, durch die jegliche Kochsalzlösung fließen kann, die von der Pumpe 652 auslaufen kann. 14 zeigt des Weiteren, dass die Pumpe 652 einen Einlass 666 und einen Auslass 668 einschließt. Wie oben beschrieben, kann die Pumpe 652, d. h. ihr Auslass 668, mit dem Luftabscheidegefäß 418 (11) verbunden werden, das stromabwärts von der Pumpe 652 ist.
Nunmehr Bezug nehmend auf 15 werden weitere Details bezüglich der Pumpenunterstützungsplattform 654 gezeigt. 15 zeigt, dass die obere Platte 656 der Pumpenunterstützungsplattform 654 mit einer im Wesentlichen zylindrischen Pumpenarretierungsöffnung 672 ausgebildet ist. Der äußere Umfang der Pumpenarretierungsöffnung 672 ist radial mit einem ersten Einschnitt 674, einem zweiten Einschnitt 676 und einem dritten Einschnitt 678 ausgebildet. Jeder Einschnitt 674, 676, 678 ist wie gezeigt gleich um den äußeren Umfang der Pumpenarretierungsöffnung 672 beabstandet. Außerdem ist jeder Einschnitt 674, 676, 678 bogenförmig, um mit dem Radius der Krümmung der Pumpenarretierungsöffnung 672 übereinzustimmen und jeder Einschnitt 674, 676, 678 endet in einem halbzylindrischen Einschnitt. 15 zeigt auch, dass sich eine Antriebswelle 686 von dem Pumpenantriebsaufbau 662 (13) durch die obere Platte 656 erstreckt. Es versteht sich, dass der Pumpenantriebsaufbau 662 einen Motor 687 einschließt, um die Antriebswelle 686 zu drehen. Der Motor 687 kann wie gezeigt direkt mit der Antriebswelle 686 oder über eine Übersetzung verbunden werden.
16 zeigt weitere Einzelheiten bezüglich des Aufbaus der Pumpe 652. Die Pumpe 652 schließt wie gezeigt ein im wesentlichen zylindrisches unteres Gehäuse 688 ein. Ein erstes im wesentlichen zylindrisches Bein 690, ein zweites im wesentlichen zylindrisches Bein 692 und ein drittes im wesentlichen zylindrisches Bein 694 sind um den Umfang des unteren Gehäuses 688 gleich beabstandet. 16 zeigt, dass die Pumpe 652 des weiteren eine Antriebswellenaufnahme 696 einschließt, in die sich die Antriebswelle 686 (15) erstreckt, wenn die Pumpe 652 abnehmbar in die Pumpenunterstützungsplattform 654 eingreift. Es versteht sich, dass die Antriebswelle 686 über eine Passfeder mit der Antriebswellenaufnahme 696 verbunden ist.
Es ist anzuerkennen, dass die Pumpe 652 mit der Pumpenunterstützungsplattform 654 durch Ausrichten der zylindrischen Beine 690, 692, 694 an den halbzylindrischen Einschnitten 680, 682, 684, gebildet durch die Pumpenarretierungsöffnung 672, in Eingriff gebracht werden kann. Die Antriebswelle 686 fluchtet zudem mit der Antriebswellenaufnahme 696. In diesem Verhältnis, kann die Pumpe 652 in Richtung der Pumpenunterstützungsplattform 654 geschoben werden, bis das untere Gehäuse 688 der Pumpe 652 mit der oberen Platte 656 der Pumpenunterstützungsplattform 654 in Kontakt kommt. Die Pumpe 652 wird dann innerhalb der Pumpenarretierungsöffnung 672 gedreht, bis jedes Bein 690, 692, 694 der Pumps 652 jeweils ein Ende eines Einschnitts 674, 676, 678 erreicht, der über die Pumpenarretierungsöffnung ausgebildet ist. Es versteht sich, dass während der Installation der Pumpe 652 auf der Pumpenunterstützungsplattform 654 ein Bein 690, 692, 694 der Pumpe 652 (irgendein Bein von ihr) gegen und dann an dem schnell lösbaren Schließarm 664 vorbeifährt bis der schnell zu lösende Schließarm 664 das Bein 690, 692, 694 freigibt und unter einer Federvorspannung in eine Position schnappt, um zu vermeiden, dass die Pumpe 652 von der Pumpenunterstützungsplattform 654 entfernt wird.
In Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung kann eine Pumpe 652 während der Verwendung einfach mit der Pumpenunterstützungsplattform 654 in Eingriff gebracht und aus dem Eingriff genommen werden. Folglich kann eine erste sterilisierte Pumpe im Zusammenhang mit der Behandlung eines ersten Patienten verwendet werden. Nachdem die Behandlung abgeschlossen ist, kann die nun benutzte Pumpe entfernt werden und mit einer zweiten sterilisierten Pumpe ersetzt werden, um im Zusammenhang mit der Behandlung eines zweiten Patienten verwendet zu werden. Die Pumpenunterstützungsplattform 654 (und der Motor darin) müssen nicht für jede neue Pumpe ersetzt werden und die Kosten der Verwendung des Heiz-/Kühlsystems der vorliegenden Erfindung werden vermindert.
Beschreibung eines alternativen Kochsalzlösungspumpenaufbaus
In einer alternativen Ausführungsform schließt ein Kochsalzlösungspumpenaufbau 700, wie in den 17 und 18 gezeigt, eine Pumpenunterstützungsplattform 702 und eine Zahnradverdrängerpumpe 704 ein. In nicht einschränkenden Ausführungsformen kann die Zahnradpumpe 704 einige oder alle der Merkmale, vorgebracht in den U. S. Patent Nummern 6,270,324 ; 6,210,138 ; 6,158,994 ; 5,494,416 ; 5,219,274 ; 5,165,868 und 4,065,235 einschließen, die hierin sämtlich durch Bezugnahme einbegriffen sind. Die Pumpenunterstützungsplattform 702 schließt, wie in den 17 und 18 gezeigt, einen Pumpenantriebsmotor 706 ein, der bevorzugt ein bürstenloser Gleichstrommotor ist.
Die 17 und 18 zeigen, dass die Pumpenunterstützungsplattform 702 einen ersten Stützkragen 708 und einen zweiten Stützkragen 710 einschließt, die in eine im wesentlichen zylindrische Pumpenarretierungsöffnung 712 passen, die in der Unterstützungsplattform 702 ausgebildet ist. Mehrere Befestigungselemente 714 können verwendet werden, um die Stützkragen 708, 710 an der Unterstützungsplattform 702 zu befestigen. Es versteht sich, dass die Zahnradpumpe 704 in die Stützkragen passt, nachdem sie in die Öffnung 712 eingeführt sind. Wie in 18 gezeigt, ist ein erster federgespannter Kugelstößel 715 und ein zweiter federgespannter Kugelstößel 716 bereitgestellt und können verwendet werden, um die Zahnradpumpe 704 entfernbar in die Unterstützungsplattform 702 eingreifen zu lassen. Einer oder mehrerer Ausrichtungsstifte 713 können verwendet werden, um die Zahnradpumpe 704 ordnungsgemäß auszurichten wenn sie mit der Unterstützungsplattform 702 in Eingriff ist. Wenn die Zahnradpumpe 704 in der Unterstützungsplattform 702 installiert ist, greifen die Kugelstößel 715, 716 in einen Metallflansch 717 um die Zahnradpumpe 704 ein und stellen eine nach unten gerichtete Kraft auf den Metallflansch 717 bereit, um die Zahnradpumpe 704 in der Unterstützungsplattform 702 installiert zu lassen.
Wie in den 17 und 18 gezeigt, sind ein erster optischer Sensor 718 und ein zweiter optischer Sensor 719 auf der oberen Fläche der Unterstützungsplattform 702 installiert und können verwendet werden, um das Vorhandensein der Zahnradpumpe 704 auf der Unterstützungsplattform 702 zu detektieren. Es versteht sich, dass jeder optische Sensor 718, 719 einen Strahler (nicht gezeigt) und einen Detektor (nicht gezeigt) aufweist, die eingerichtet sind, um ein optisches Signal in Richtung des Raums zu übertragen, den die Zahnradpumpe 704 einnimmt, wenn sie ordnungsgemäß installiert ist und eine Reflektion von der Zahnradpumpe 704 zu detektieren, wenn sie tatsächlich ordnungsgemäß installiert ist.
18 zeigt des Weiteren, dass die Zahnradpumpe 704 einen zylindrischen Magneten 720 einschließt, der sich von der Zahnradpumpe 704 erstreckt. Es versteht sich, dass der zylindrischen Magnet 720 an einer Antriebswelle (nicht gezeigt) innerhalb der Zahnradpumpe 704 angebracht ist und während sich der zylindrische Magnet 720 dreht, er die Antriebswelle dreht. Ferner schließt der Motor 706 einen becherförmigen Magneten 722 ein, der ausgelegt und geformt ist, um den zylindrischen Magneten 720 aufzunehmen und den zylindrischen Magneten 720 magnetisch in Eingriff zu bringen. Der becherförmige Magnet 722 ist mit einer Antriebswelle (nicht gezeigt) in dem Motor 706 gekoppelt und der Motor 706 kann unter Strom gesetzt werden, um den becherförmigen Magneten 722 zu drehen.
Durch diesen Aufbau kann die Zahnradpumpe 704 entfernbar mit der Unterstützungsplattform 702 in Eingriff gebracht werden. Wenn die Zahnradpumpe 704 mit der Unterstützungsplattform 702 in Eingriff ist, ist der zylindrische Magnet 720 magnetisch mit dem becherförmigen Magneten 722 gekoppelt. Wenn der becherförmige Magnet 722 durch den Motor 706 gedreht wird, verursacht er entsprechend, dass sich der zylindrische Magnet 720 dreht und der verursacht wiederum, dass die Zahnradpumpe 704 Fluid durch sich hindurchpumpt.
Es versteht sich, dass zum Schutz gegen Überdruck die Zahnradpumpe 704 ein Umgehungsentlastungsventil (nicht gezeigt) einschließt, das sich bei hohem Druck öffnet. Anstatt eines Umgehungsentlastungsventils können die Magneten 720, 722 so magnetisiert werden, dass die dazwischen hergestellte magnetische Kopplung im Zustand eines Überdrucks unterbrochen werden kann. Darüber hinaus kann die Geschwindigkeit der Pumpe 704 auf eine gewünschte Wärmeaustauschrate eingestellt werden.
Beschreibung eines bevorzugten Kochsalzlösungsdetektors
Nunmehr bezugnehmend auf 19 wird eine bevorzugte nicht einschränkende Ausführungsform eines Kochsalzlösungsströmungsdetektors gezeigt und allgemein mit 800 gekennzeichnet. Der Strömungsdetektor 800 schließt, wie in 19 gezeigt, ein bevorzugt klares bzw. transparentes Kunststoffgehäuse 802 ein, das einen Einlass 804 und einen Auslass 806 aufweist. Ein leichtgewichtiges Schaufelrad 808, bevorzugt aus Kunststoff, ist in dem Gehäuse 802 auf einer Achse 810 installiert. 19 zeigt, dass das Schaufelrad 808 eine zentrale Nabe 812 einschließt, von der sich bevorzugt drei undurchsichtige bzw. opake Kunststoffschaufeln 814 radial erstrecken (es versteht sich, dass jede Schaufel 814 ein Paar von gegenüberliegenden Schaufelblättern einschließt). Wie gezeigt sind die Schaufeln 814 ungefähr einhundertzwanzig Grad (120°) zueinander angeordnet. Es ist anzuerkennen, dass von dem Einlass 804 strömendes Fluid zu dem Auslass 806 tangential zu dem Schaufelrad 808 strömt und bewirkt, dass sich dieses dreht. Überdies sind drei undurchsichtige bzw. opake Wände 815 um das Schaufelrad 808 zwischen abwechselnden Paaren von aufeinanderfolgenden Schaufelblättern ausgebildet.
Wie in 19 gezeigt, können bevorzugt drei Infrarot-Sende/Empfangs-Leuchtdiodenpaare (IR T/R LED) 816 so angeordnet sein, dass das Gehäuse 802 zwischen jedem IR T/R LED Paar 816 ist und jedes IR T/R LED Paar 816 ein Signal durch das Gehäuse 802 quer zu dem Schaufelrad 808 senden und empfangen kann, um eine Drehung des Schaufelrads 808 zu detektieren, wenn Fluid durch das Gehäuse 802 strömt. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die IR T/R LED Paare 816 auf einem gedachten Kreis angeordnet, der zu der Achse 810 konzentrisch ist. Überdies sind die IR T/R LED Paare so angeordnet, dass ein zentrales Paar 816 mit der Achse 810 fluchtet und zwei Seitenpaare 816 das mittlere Paar 816 flankieren. Jedes seitliche Paar ist ungefähr plus oder minus vierundsechzig Grad (±64°) von dem zentralen Paar 816 auf dem gedachten Kreis entfernt. Diese Anordnung stellt sicher, dass unabhängig von der Position des Schaufelrads 808 einer der durch die IR T/R LED Paare 816 gebildeten Signalwege durch das Gehäuse 802 nie durch das Schaufelrad 808 blockiert ist.
19 zeigt des Weiteren, dass jedes IR T/R LED Paar 816 mit einem Prozessor 818 verbunden ist, der wiederum mit einem Systemregler 820 verbunden ist. Der Prozessor 818 schließt ein Programm ein, das auf Grundlage von von den IR T/R LED Paaren 816 empfangenen Signalen es dem Prozessor 818 ermöglicht, zu bestimmen, ob sich das Schaufelrad 808 dreht und Fluid durch das Gehäuse strömt und dementsprechend durch den Arbeitsfluidkreislauf. Wenn nicht, kann ein Alarm aktiviert werden.
Beschreibung der Kochsalzlösungsströmungsdetektionslogik
20 zeigt die Kochsalzlösungsströmungsdetektionslogik, die bei Block 850 beginnt, in dem der Strömungsdetektor 800 aktiviert wird, d. h., sein Strom angeschaltet wird. Weitergehend zu dem Entscheidungskaro 852 wird bestimmt, ob Impulse bei dem Prozessor 818 empfangen werden. Die Impulse geben eine Bewegung des Schaufelrads 808 wieder, d. h. die Bewegung der Schaufeln durch die über die IR T/R LED Paare 816 gebildeten Lichtstrahlen. Wenn tatsächlich Impulse vorhanden sind, bewegt sich die Logik zu Entscheidungskaro 854, wo bestimmt wird, ob ein Timer abgelaufen ist. Wenn der Timer nicht abgelaufen ist, geht die Logik zu Entscheidungskaro 852 zurück und fährt wie oben beschrieben fort. Wenn doch, bewegt sich die Logik zu Block 856 und dem Benutzer wird eine ”optischer Fehler” Nachricht angezeigt. Die Logik endet dann beim Zustand 858.
Zurückkehrend zum Entscheidungskaro 852 bewegt sich die Logik, wenn keine Impulse vorhanden sind, zum Entscheidungskaro 860, wo bestimmt wird, ob alle drei IR T/R LED Paare 816 an sind. Wenn ja, bewegt sich die Logik zu Entscheidungskaro 862, wo bestimmt wird, ob alle drei IR T/R LED Paare 816 ordnungsgemäß funktionieren. Dies kann zum Beispiel durch aufeinanderfolgendes an- und ausschalten der IR T/R LED Paare 816 bestimmt werden. Wenn festgestellt wird, dass die IR T/R LED Paare 816 nicht ordnungsgemäß funktionieren, bewegt sich die Logik zu Block 856, wo eine ”optischer Fehler” Nachricht dem Benutzer angezeigt wird. Die Logik endet beim Zustand 858. Andererseits wird eine ”Optik o. k., kein Schaufelrad” Nachricht dem Benutzer angezeigt. Die Logik endet dann bei Zustand 858.
Wenn bei dem Entscheidungskaro 860 alle drei IR T/R LED Paare 816 nicht an sind, bewegt sich die Logik zum Entscheidungskaro 866, wo bestimmt wird, ob zwei der drei IR T/R LED Paare 816 an sind. Wenn ja, so bewegt sich die Logik zum Entscheidungskaro 868, wo bestimmt wird, ob die zwei IR T/R LED Paare 816 ordnungsgemäß funktionieren, zum Beispiel durch an- und ausschalten der zwei IR T/R LED Paare 816. Wenn die zwei IR T/R LED Paare 816 nicht ordnungsgemäß funktionieren, bewegt sich die Logik zu Block 856, wo dem Benutzer eine ”optischer Fehler” Nachricht angezeigt wird. Die Logik endet dann bei Zustand 858. Wenn andererseits die zwei IR T/R LED Paare 816 ordnungsgemäß funktionieren, bewegt sich die Logik zu Entscheidungskaro 870, wo bestimmt wird, ob Signalimpulse vorhanden sind. Wenn nicht, bewegt sich die Logik zu Block 872, wo dem Benutzer eine ”keine Strömung” Nachricht angezeigt wird. Die Logik springt dann zu Entscheidungskaro 870 zurück.
Wenn bei Entscheidungskaro 870 Impulse vorhanden sind, bewegt sich die Logik zu dem Entscheidungskaro 874, wo bestimmt wird, ob alle drei IR T/R LED Paare 816 ordnungsgemäß funktionieren. Wenn ja, wird dem Benutzer bei Block 876 eine ”Optik o. k., Strömung” Nachricht angezeigt. Ansonsten wird dem Benutzer bei Block 878 eine ”Optikwarnung, Strömung” Nachricht angezeigt. Die Logik bewegt sich von Block 876 oder Block 878 zu Block 880, wo bestimmt wird, ob Impulse vorhanden sind. Wenn tatsächlich Impulse vorhanden sind, kehrt die Logik zu Entscheidungskaro 874 zurück und fährt wie oben beschrieben fort. Wenn umgekehrt keine Impulse vorhanden sind, fährt die Logik zu Block 882 fort, wo dem Benutzer eine ”keine Strömung” Nachricht angezeigt wird. Die Logik endet dann bei Zustand 858.
Zurückkehrend zum Entscheidungskaro 866 setzt die Logik wenn festgestellt wird, dass zwei IR T/R LED Paare 816 nicht an sind, bei Entscheidungskaro 884 fort, wo bestimmt wird, ob ein IR T/R LED Paar 816 an ist. Wenn nicht, fährt die Logik bei Block 856 fort, wo dem Benutzer eine ”optischer Fehler” Nachricht angezeigt wird. Die Logik endet dann bei Zustand 858.
Wenn das IR T/R LED Paar 816 an ist, bewegt sich die Logik zu Entscheidungskaro 886, wo bestimmt wird, ob das IR T/R LED Paar 816 funktionsfähig ist. Wenn das IR T/R LED Paar 816 nicht funktionsfähig ist, setzt die Logik bei Block 856 fort, wo dem Benutzer ein ”optischer Fehler” angezeigt wird. Die Logik endet dann bei Zustand 858. Wenn das IR T/R LED Paar 816 ordnungsgemäß funktioniert, bewegt sich die Logik zu Entscheidungskaro 870 und fährt wie oben beschrieben fort.
Mit der oben beschriebenen Logik, kann der Strömungsdetektor 800 nur dann eine Strömung durch den Arbeitsfluidkreislauf anzeigen, wenn Signalimpulse durch den Strömungsdetektor 800 ausgegeben werden. Darüber hinaus testet der Prozessor 818 während sich das Schaufelrad 808 dreht jedes der IR T/R LED Paare 816 durch aufeinanderfolgendes An- und Ausschalten der IR T/R LED Paare 816 und Auslesen der dadurch ausgegebenen Signale.
Beschreibung der Glykolströmungsdetektionslogik
Nunmehr auf die 21 bezugnehmend wird die Glykolströmungsdetektionslogik gezeigt und beginnt bei Block 900 mit einer ”do-loop”, wobei periodisch die folgenden Schritte ausgeführt werden. Bei Block 902 wird der Heizer 166 (4) periodisch gepulst. Sich zu Entscheidungskaro 904 bewegend wird bestimmt, ob ein plötzlicher Temperaturanstieg (zum Beispiel über einer festgelegten Höhe), wie durch den Thermoelement-Temperatursensor 170 (4) angezeigt, vorhanden ist. Wenn nicht, endet die Logik bei Zustand 906. Ansonsten fährt die Logik bei Block 908 fort, wo einem Regler angezeigt wird, dass ein Problem mit der Glykolzirkulation vorhanden ist. Es ist anzuerkennen, dass als Antwort auf das Anzeigen eines Problems der Regler den Strom zu dem Heizer bei Block 910 ausschalten kann.
Relevante Gleichungen
Die zur Kühlung des Patienten benötigte Energie kann wie oben beschrieben an der Anzeigeeinrichtung 98 gesehen werden. Es versteht sich, dass die unten beschriebene Energiegleichung am genauesten für einen Patienten mit einem Gewicht von ungefähr fünfundsiebzig Kilogramm (75 kg) ist. Dementsprechend kann die zur Kühlung eines Patienten verwendete Energie durch Verwendung der folgenden Gleichung bestimmt werden:
bei der:

dT_pt/dt: durch die oben offenbarte Gleichung bestimmt wird.

Während das spezielle HEIZ-/KÜHLSYSTEM FÜR WÄRMEAUSTAUSCHBAR-DAUERKATHETER wie hier im Detail gezeigt und beschrieben vollständig in der Lage ist, die oben beschriebenen Aspekte der Erfindung zu erreichen, versteht sich, dass es die zurzeit bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist und sie somit repräsentativ für den Gegenstand ist, der breit durch die vorliegende Erfindung vorgebracht wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6146411 [0004]
US 5791882 [0094]
US 5800136 [0094]
US 6270324 [0101]
US 6210138 [0101]
US 6158994 [0101]
US 5494416 [0101]
US 5219274 [0101]
US 5165868 [0101]
US 4065235 [0101]

Claims

Wärmeaustauschsystem für einen Wärmeaustausch-Dauerkatheter (12) mit: einem Wärmeaustauschbad (14), das eingerichtet ist, um ein leitungstransportiertes Arbeitsfluid zu und von dem Katheter (12) zu transportieren; und einem mit der Leitung verbundenen Strömungsdetektor (429, 800) zum Detektieren der Strömung des durch die Leitung strömenden Arbeitsfluids.
System nach Anspruch 1, bei dem der Strömungsdetektor (429, 800) aufweist: ein transparentes Gehäuse (802); ein Schaufelrad (808), das drehbar darin angeordnet ist; und mindestens drei Infrarot-Sende/Empfangs-Leuchtdiodenpaare (816), wobei jedes Infrarot-Sende/Empfangs-Leuchtdiodenpaar (816) einen Signalweg durch das Gehäuse (802) bildet.
System nach Anspruch 2, bei dem mindestens eines der Infrarot-Sende/Empfangs-Leuchtdiodenpaare (816) ein Signal ausgibt, das eine Bewegung des Schaufelrads (808) repräsentiert.
System nach Anspruch 2 oder 3, bei dem das Schaufelrad (808) aufweist: mindestens drei Schaufeln, wobei die drei Schaufeln so angeordnet sind, dass immer einer der durch die Infrarot-Sende/Empfangs-Leuchtdiodenpaare (816) gebildeten Signalwege nicht durch die Schaufeln blockiert ist.
System nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem das Infrarot-Sende/Empfangs-Leuchtdiodenpaar (816) relativ zu dem Schaufelrad (808) angeordnet ist, sodass immer einer der durch die Infrarot-Sende/Empfangs-Leuchtdiodenpaare (816) gebildeten Signalwege nicht durch das Schaufelrad (808) blockiert ist.
System nach einem der Ansprüche 2 bis 5, des Weiteren mit: einem Prozessor (818), der mit den Infrarot-Sende/Empfangs-Leuchtdiodenpaaren (816) verbunden ist, wobei der Prozessor (818) ein Programm zum Detektieren ob Fluid durch den Strömungsdetektor strömt, basierend auf Signalen von den Infrarot-Sende/Empfangs-Leuchtdiodenpaaren (816) aufweist.
Wärmeaustauschsystem für einen Wärmeaustausch-Dauerkatheter mit einem geschlossenen Kreislauf, mit: einer Leitung, die eingerichtet ist, um Arbeitsfluid zu und von dem Katheter zu transportieren; und einem Strömungsdetektor, der mit der Leitung in Verbindung steht, um zu detektieren, ob Arbeitsfluid durch die Leitung fließt, wobei der Strömungsdetektor aufweist: ein transparentes Gehäuse; und ein darin drehbar angeordnetes Flügelrad.
System nach Anspruch 7 mit mindestens drei Infrarot-Sende/Empfangs-Leuchtdiodenpaaren, wobei jedes Infrarot-Sende/Empfangs-Leuchtdiodenpaar einen Signalweg durch das Gehäuse bildet.
System nach Anspruch 8, bei dem mindestens eines der Infrarot-Sende/Empfangs-Leuchtdiodenpaare ein Signal ausgibt, dass eine Bewegung des Flügelrads wiedergibt.
System nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem das Flügelrad mindestens drei Flügel aufweist.
System nach Anspruch 10, bei dem die drei Flügel so angeordnet sind, dass immer einer der durch die Infrarot-Sende/Empfangs-Leuchtdiodenpaare gebildete Signalweg nicht durch die Flügel blockiert ist.
System nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem die Infrarot-Sende/Empfangs-Leuchtdiodenpaare so relativ zu dem Schaufelrad angeordnet sind, dass immer einer durch die Infrarot-Sende/Empfangs-Leuchtdiodenpaare gebildete Signalweg nicht durch das Schaufelrad blockiert ist.
System nach einem der Ansprüche 8 bis 12, des Weiteren mit: einem mit den Infrarot-Sende/Empfangs-Leuchtdiodenpaaren verbundenen Prozessor, wobei der Prozessor ein Programm zum Detektieren, ob basierend auf Signalen von den Infrarot-Sende/Empfangs-Leuchtdiodenpaaren Fluid durch den Strömungsdetektor fließt, aufweist.
System nach Anspruch 10 oder 11, bei dem die Flügel einhundertzwanzig Grad (120°) zueinander um eine Narbe angeordnet sind.
System nach einem der Ansprüche 7 bis 14, bei dem die Leitung eine Spirale aufweist.
System nach einem der Ansprüche 7 bis 15 mit einem Kochsalzlösungsgehäuse aus Kunststoff, das mit der Leitung in fluider Verbindung ist und das Kochsalzlösungsgehäuse aus Kunststoff kein IV-Beutel ist.
System nach Anspruch 16, bei dem das Kochsalzlösungsgehäuse aus Kunststoff ein Teil eines Kochsalzlösungspegeldetektors ist.