JP2008532728A - 静脈内流体加温システム - Google Patents

Abstract

流体加温装置は、取り外し可能な熱交換体を、当該熱交換体を通じて流れる流体を観察できるようにしつつ、ヒータアセンブリとの熱交換伝達状態でハウジング内に保持する軸方向または長手方向にスライドできるカバーを含んでいる。他の態様において、流体加温システムは、ヒータアセンブリへの電力を増大させ或いは減少させて、流体温度を調整し、流体が患者に到達するときに適切な温度となるようにする。
【選択図】 図２

Description

関連出願の相互参照

本願は、その開示内容が参照により本願に組み込まれる２００５年３月２１日に出願された米国仮出願第６０／６６３，８５７号の３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）に基づく利益を主張している。
（連邦政府委託研究または開発に関する記述）
Ｎ／Ａ

発明の背景

静脈内（ＩＶ）流体加温装置は、ＩＶ流体を患者の中へ導入する前にＩＶ流体を加熱することで公知である。非常に低い流量で投与される加温されたＩＶ流体は、それらが患者へと向かうＩＶチューブを下降して流れるにつれて冷える可能性がある。多くの場合、この熱損失は無視される。１つの従来の手法は、流体を４１℃まで単に加熱して、全ての流量にわたる損失を克服しようとしてきた。

流体加温の他の態様において、殆どのＩＶ流体加温器は、柔軟なプラスチック壁を通じて流体を加熱する。これらの壁は熱を伝えるのにあまり役立たないため、ヒータが使い捨てセットの両側に露出されている。これにより、使い捨てセットをスロットまたはヒンジ付きの貝殻構造中へ挿入する必要がある。これらの構造の両方により、ユーザは、熱交換器を通過する流体を見ることができない。これらのプラスチック壁は柔軟であるため、良好な熱伝達に必要な圧力は、それがＩＶ流体バッグ高さの重力のみによって与えられると保証され得ない。血液流出の場合など、スロットを有する構造の洗浄は、困難であり、一般に特別な器具を必要とし或いは分解を要することさえある。

１つのタイプの典型的な医療用流体加温システムがＵＳ２００５−０００８３５４に記載されている。この装置において、流体は、取り外し可能／使い捨て可能な熱交換体を通じて、ほぼ曲がりくねった流体流路に沿って流れる。熱交換体は、熱交換体と抵抗膜ヒータとの間に介挿された伝熱層を介して抵抗膜ヒータと熱的に接触する。熱交換体およびヒータの温度を感知する温度センサが設けられている。

発明の概要

本発明の一態様において、流体加温システムは、流体加温装置は、取り外し可能な熱交換体をヒータアセンブリとの熱交換伝達状態で所定位置に維持する一対のスライドカバーを含んでいる。熱交換体は、閉位置にあるカバーによって所定位置に押圧され、それにより、良好な熱伝導性が保証される。熱交換体を通過する流体は、ユーザに見えたままである。熱交換体は、カバーを開位置へスライドさせることにより容易に挿入されて取り外される。移動カバーは、電源をＯＮ・ＯＦＦしてアラームを止めることによりユーザ入力機構を兼ねることができる。カバーは、熱交換体上に存在する任意のインジケータを覆わない。カバーは洗浄のために簡単に取り外すことができ、また、カバーは装着機構として使用できる。

本発明の他の態様では、流体温度を調整して、流体が患者に到達するときに適切な温度となるようにするため、ヒータへの電力を増大させ或いは減少させることができる。

本発明は、添付図面と併せて解釈される以下の詳細な説明から十分に理解できよう。

発明の詳細な説明

本発明に係る流体加温装置１０が図１〜７に示されている。流体加温装置は、本体１４と２つのスライドカバー１６とを有するハウジング１２を含んでいる。ハウジング内では、取り外し可能な熱交換体１８とヒータアセンブリ２０とが本体によって支持されている。以下で十分に説明するように、スライドカバーは、それらが取り外し可能な熱交換体を所定位置に保持する閉位置へと独立にスライドできる。スライドカバーは同一であることが好ましい。

取り外し可能な熱交換体１８およびヒータアセンブリ２０が図７に概略的に示されている。使い捨てセットまたは着脱セットとも呼ばれる熱交換体は、注入ポンプを有していてもよいＩＶ流体源からのＩＶチューブラインに接続可能な入力ポート２２を含んでいる。また、使い捨てセットは、患者へＩＶ流体を供給するために更なるＩＶチューブラインに接続可能な出力ポート２４も含んでいる。使い捨てセット内では、流体への熱伝達を最適化するために入力ポートと出力ポートとの間にある曲がりくねった或いは他の適切な形態を有する流路（図示せず）に沿ってＩＶ流体が流れる。これについては、例えば、参照によりその開示内容が本願に組み込まれる米国特許公開公報第２００５−０００８３５４号を参照されたい。使い捨てセットは、これを流れる流体への熱伝達を容易にするため、任意の適切な材料、例えばアルミニウムから形成されている。使い捨てセットは、スライドカバーが閉位置にある状態でハウジング内に挿入されていると、ヒータアセンブリと熱接触した状態で保持され、それにより、ヒータアセンブリから使い捨てセットへの熱伝達が、そこを通じて流れるＩＶ流体の加熱をもたらす。

ヒータアセンブリ２０は、ハウジング１２の本体１４内に取り付けられている。ヒータアセンブリは、ヒータ２６と、使い捨てセットとヒータとの間に介挿された１つ以上の伝熱層２８，３０とを含んでいる。ヒータは、給電式の抵抗薄膜ヒータであることが好ましい。適当な電源からヒータへの給電ライン３２が設けられている。あるいは、装置は、バッテリ区画室または例えばポータブル動作のためのバッテリパックへの接続部を含んでいてもよい。使い捨てセットおよびヒータの温度を検出する温度センサ３４，３６が設けられている。これについては、例えば米国特許公開公報第２００５−０００８３５４号を参照されたい。また、伝熱層は、使い捨てセットを抵抗ヒータから電気的に絶縁する。一方の伝熱層２８は相転移材料を適切に備えていてもよく、また、他方の伝熱層３０は、ヒータと使い捨てセットとの間での熱伝達を最適化するためにグラファイトなどの材料を適切に備えていてもよい。これについては、例えば米国特許公開公報第２００５−０００８３５４号を参照されたい。他の或いは更なる伝熱層が設けられてもよいことは言うまでもない。本体１４は、最も上側の伝熱層３０の露出面４０と接触した状態で使い捨てセット１８を受けるための区画室３８を一方側に含んでいる。

前述したように、熱交換体またはディスポまたは使い捨てセット１８はハウジングから取り外すことができる。使い捨てセットは、２つの対向するスライドカバーを外側に反対方向でスライドさせることにより、ハウジングの本体から取り外すことができる。このようにすれば、着脱セットを、ＩＶチューブが入力コネクタおよび出力コネクタに依然として取り付けられた状態で流体経路を遮断することなくハウジングから持ち上げることができる。本体内の使い捨てセットの把持を容易にするために、指掛け用の切り欠き４２が設けられていてもよい。

カバーを閉位置へと軸方向に移動させることができる任意の適したスライド機構を設けることができる。図示の実施形態において、ハウジングの本体１４は、本体の２つの対向する長手方向外壁面に沿って突出する長手方向トラック４６を含んでいる（図５参照）。スライドカバーは、トラックと係合してカバーを本体に沿って軸方向にスライドさせることができる相補的な長手方向凹部４８を内壁面に沿って含んでいる。スライドカバーは、閉位置にあるときに、本体の凹部内の使い捨てセットの縁部を越えて延在し、それにより、使い捨てセットをその内側に保持する（図１参照）。また、カバーは、ヒータアセンブリの最も外側の伝熱表面４０に対して使い捨てセットを押し付ける。この押し付けは、ヒータアセンブリと使い捨てセットとの間の適切な熱伝達のために必要な圧力を与える。カバーは、使い捨てセットとの摩擦係合によって閉位置に保持されることが好ましい。あるいは、任意の適当なラッチ機構または保持機構が設けられてもよい。

また、カバー１６は、使い捨てセット１８の中央の大部分の視界を遮らず、そのため、オペレータは使い捨てセットを通過する流体を見ることができる。また、使い捨てセットは、適当な方法で本体１４に対してキー止めされており、それにより、区画室内に正しい方向で嵌合する。例えば、使い捨てセットの一端４７が丸み付けられ、それにより、対応して丸み付けられた区画室３８の部分４９内に嵌合してもよい。使い捨てセットは、使い捨てセットが正しい方向でハウジング内に挿入されるように、流れ方向の表示を与えるための矢印５０をその上に含んでいてもよい。カバーはこの矢印を遮らない。また、本体は、ＬＥＤなどの表示灯をその上に含んでいることが好ましい。例えば、一方のＬＥＤ５２が出力ポートにおける温度の表示を与えてもよく、また、他方のＬＥＤ５４は、ヒータが電源に接続されているという表示を与えてもよい。カバーは、これらの表示灯のいずれも遮らない。

１つの実施形態において、カバー１６は、本体上の２つの位置に維持させることができ、あるいは、本体から完全に取り外すことができる。カバーは、本体上にある間、完全閉位置または開位置をとることができる。カバーは、カバーの位置を決定して任意の適切なスイッチの動作を引き起こすために本体内の対応する構成要素とインタフェースをとるマグネットまたはホール効果装置或いは他の近接センサを含むことができる。更なる実施形態において、カバーは、後述するように、本体上で１／３の或いは中間の半閉位置を維持することができる。

より具体的には、完全閉位置において（図１参照）、カバー１６は、ヒータアセンブリとの良好な熱接触を確保するために使い捨てセット１８に対して十分な圧力を加える。この位置において、スライドカバーは、電源をＯＮして加温を開始させ及び／又は任意の可聴アラームまたは可視アラームを作動させるために使用することもできる。半閉位置（図２参照）では、使い捨てセットがカバーによって依然として所定位置に保持されるが、加温が停止されて、可聴アラームが止まり、視覚インジケータがＯＦＦされる。状態ＬＥＤは、バッテリ動作時に発光し、加温器がバッテリに接続されて使い果たしていることをユーザに知らせることができる。カバーが開位置にある場合（図３参照）には、使い捨てセット１８の挿入および取り外しを行なうことができる。加熱は行なわれず、可聴アラームが止まり、視覚インジケータがＯＦＦされる。状態ＬＥＤは、バッテリ動作時に発光して、ヒータがバッテリに接続されて使い果たしていることをユーザに知らせることができる。

カバーを本体に対して所望位置に保持するために任意の適したラッチ機構または保持機構を設けることができる。例えば、図５および図６に示されるように、開位置でカバー上の対応するタブ６４が引っ掛かる陥凹面６２が本体１４上に設けられ、それにより、カバーが本体から容易に外れることが防止される。また、タブ６４は、表面６３と当接して、カバーを閉位置に保持する。カバーを把持してカバーを所望位置へと押す或いは引く際に役立つようにフィンガグリップ６８が設けられている。閉（電源ＯＮ）位置は、カバー上に印された矢印７０および隣接する“ＯＮ”によって示すことができる。同様に、開（電源ＯＦＦ）位置は、カバー上に印された矢印７２および隣接する“ＯＦＦ”によって示すことができる。カバーは、任意の適当な方法で、例えばスクリュードライバや１０セント銀貨などの適当な器具を挿入して表面６２を乗り越えるようにタブ６４を持ち上げることによって、本体から完全に取り外すことができる。あるいは、ラッチ機構または保持機構は、十分な力の使用により簡単に解放するように構成することができる。カバーの取り外しにより、装置を簡単に洗浄することができる。あるいは、カバーおよび水密本体ハウジングの内面の通路は、カバーを完全に除去することなく滅菌流体中に浸すことにより冷滅菌できる。

図８を参照すると、スライドカバー１４は、把持面を形成するためにその上に把持歯を有する対向面７４を含んでいてもよい。把持面は、病院衣服または寝具を把持して加温器を所定位置に保持することによりカバーの閉位置でＩＶラインの応力を減らすために使用することができる。

本発明の他の態様では、流体温度を調整して、流体が患者に到達する際に適した温度となるように、ヒータへの電力を増大または減少させることができる。特に、加温された一部のＩＶ流体は非常に低い流量で投与される。これらの流体は、それらが患者に向かってＩＶチューブを下降する際に冷える。大気温度と流体温度との間の差が大きければ大きいほど、ＩＶチューブからの放射熱損失も大きくなる。

計算を行ない且つヒータと通信して所望の調整を行なうために、適切なコントローラが設けられる。ヒータ電力は、目標温度（一般に、３９〜４１℃の範囲）と実際の流体温度との間の差によって決定される。

図９を参照すると、熱交換器にわたる温度降下が計算される（ステップ１０２）。この温度降下は、ヒータ電力をヒータアセンブリの熱抵抗で割ったものに等しい。熱抵抗は、ヒータと流体との間の材料の厚さ、熱伝導率、面積から当業者により容易に決定することができ、定数として記憶させることができる。

その後、コントローラは、ＩＶチューブの環境への温度損失を計算する（ステップ１０４）。最初に、流体目標温度と大気温度との間の差が決定される。温度損失は、この温度差に放射損失を掛け合わせてヒータ電力で割ったものに等しい。大気温度は、大気温度に非常に近いハウジングと密に接触する加温装置内に配置された適当なセンサによって測定される。放射損失は、様々な長さのＩＶチューブおよび様々な流量を用いた実験から得られる定数である（図１１参照）。

次に、ステップ１０６において、コントローラは、ＩＶチューブ損失が１℃よりも大きいかどうかを決定する。また、ステップ１０６では、コントローラは、ＩＶチューブに沿う熱交換器にわたる全体の降下が降下限度よりも大きいかどうかも決定する。降下限度は、熱交換器の許容表面温度を越えないように流体が人為的に上昇され得る最大温度であり、例えば所望の目標温度から３℃を超えない。ステップ１０６での答がＹＥＳの場合には、ステップ１０８において、測定された流体出力温度−降下限度として、実際の流体温度が計算される。ステップ１０６での答がＮＯの場合には、ステップ１１０において、ＩＶチューブ内の流体出力温度降下−ＩＶチューブ降下（ステップ１０２からのもの）−熱交換器降下（ステップ１０４からの）として、実際の流体温度が計算される。実際の温度の計算値を使用して、ヒータ電力が適切に調整される。

このようすると、ＩＶチューブに沿う熱損失をより効率的に制御することができる。このシステムによれば、流体加温装置を注入場所からやや遠くに配置することができるとともに、正常温度の流体を依然として供給することができる。

本発明は、添付の請求項によって示される以外、特に図示して説明したものによって限定されるべきではない。

閉位置にあるスライド可能なカバーを示す本発明に係る流体加温装置の斜視図である。 半閉位置にあるスライド可能なカバーを示す図１の流体加温装置の斜視図である。 スライド可能なカバーが開位置にあり且つ使い捨てセットが取り外された状態の図１の流体加温装置の分解斜視図である。 スライド可能なカバーが完全に取り外された状態の図１の装置のハウジングの本体の斜視図である。 図２の装置の平面図である。 図５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図１の流体加温装置の使い捨てセットおよびヒータアセンブリの斜視図である。 スライド可能なカバーの把持面を示す流体加温装置の更なる実施形態の側面図である。 流体加温装置のヒータへの電力を調整して、低流量でのＩＶチューブの熱損失に対応するためのシステムを示すフローチャートである。 使い捨てセット熱交換体にわたるＩＶチューブの長さに沿う熱損失およびそれらの複合熱損失を示すグラフである。 様々な長さのＩＶチューブおよび様々な流量における温度損失を示すグラフである。

Claims (21)

1. 本体と一対のカバーとを備え、前記カバーが本体上で軸方向にスライドすることができ、熱交換体受け入れ区画室を前記本体に有する、ハウジングと、
   前記本体内に配置されたヒータアセンブリと、
   前記ヒータアセンブリの伝熱面と接触した状態で前記本体の前記区画室内に取り外し可能に配置することができ、流体入力ポートから流体出力ポートへの流体流れラインを収容する熱交換体と、
   を備え、
   前記カバーが、当該カバーが熱交換器をヒータアセンブリとの熱交換伝達状態へと押圧する閉位置に向けて本体上で軸方向にスライドできる、流体加温装置。
2. 前記カバーが、閉位置で前記熱交換体の縁部と接触して、熱交換体の中央部を見える状態のまま残す請求項１に記載の流体加温装置。
3. 前記カバーが開位置へ向けてスライドすることができ、この開位置から、前記熱交換体を前記本体の区画室から取り外すことができ或いは前記区画室内に挿入することができる請求項１に記載の流体加温装置。
4. 前記熱交換体が、ＩＶチューブに取り付けられたまま、前記区画室から取り外すことができ或いは前記区画室内に挿入することができる請求項３に記載の流体加温装置。
5. 前記カバーが、前記熱交換体との摩擦係合によって閉位置に保持される請求項１に記載の流体加温装置。
6. 前記カバーが、当該カバーが前記熱交換体を前記本体の区画室内に依然として保持する半閉位置へとスライドできる請求項１に記載の流体加温装置。
7. 前記カバーが、当該カバーが閉位置にあるときに前記ヒータアセンブリの電源を作動させるためのスイッチを含んでいる請求項１に記載の流体加温装置。
8. 前記熱交換体が視覚インジケータを含み、前記カバーが、閉位置にあるときに前記視覚インジケータを遮らない請求項１に記載の流体加温装置。
9. 前記カバーが、前記ハウジングの前記本体の長手方向トラック上でスライドできる請求項１に記載の流体加温装置。
10. 前記熱交換体を通じた流体の流れを見ることができる請求項１に記載の流体加温装置。
11. 前記カバーが、完全閉位置と開位置との間で反対方向にスライドできる請求項１に記載の流体加温装置。
12. 前記カバーを前記本体から完全に取り外すことができる請求項１に記載の流体加温装置。
13. 前記カバーが保持機構によって前記本体上に保持される請求項１に記載の流体加温装置。
14. 前記保持機構が、前記カバーおよび前記本体上に相補的なラッチ面を備えている請求項１３に記載の流体加温装置。
15. 患者へと向かうＩＶチューブを通じた熱損失を最小限に抑えるための流体加温システムであって、
    ａ）ＩＶ流体加温装置の熱交換体にわたる温度降下を決定するステップと、
    ｂ）前記ＩＶ流体加温装置から患者へと延びるＩＶチューブの環境に対する温度降下を決定するステップと、
    ｃ）前記ＩＶチューブに沿う温度降下が決定された温度限度よりも大きいかどうかを決定するステップと、
    ｄ）前記ＩＶチューブに沿う前記熱交換体にわたる全体の温度降下が決定された降下限度よりも大きいかどうかを決定するステップと、
    ｅ）前記ステップｃ）および前記ステップｄ）からの決定値がそれらの対応する限度よりも大きい場合に、実際の流体温度を、流体出力温度−降下限度として決定するステップと、
    ｆ）前記ステップｃ）および前記ステップｄ）からの決定値のいずれかがそれらの対応する限度よりも大きくない場合に、実際の流体温度を、流体出力温度−熱交換器温度降下として決定するステップと、
    ｇ）熱交換器への電力を調整して、所望の出力温度を得るステップと、
    を備える流体加温システム。
16. 前記ステップａ）での熱交換器にわたる温度降下が、前記熱交換体を加熱するヒータアセンブリのヒータ電力をヒータアセンブリの熱抵抗で割ることにより決定される請求項１５に記載の流体加温システム。
17. 前記ステップｂ）でのＩＶチューブの温度降下が、流体目標温度と大気温度との間の差を決定し、この差に放射損失定数を掛け合わして結果を得るとともに、その結果を前記熱交換体を加熱するヒータアセンブリのヒータ電力で割ることにより決定される請求項１５に記載の流体加温システム。
18. 前記ステップｃ）の決定された温度限度が１℃である請求項１５に記載の流体加温システム。
19. 前記ステップｄ）の決定された降下限度が、ＩＶ流体が加熱され得る最大温度である請求項１５に記載の流体加温システム。
20. 前記最大温度が所望温度よりも３度高い請求項１９に記載の流体加温システム。
21. 前記流体出力温度がＩＶ流体加温装置上の温度センサによって測定される請求項１５に記載の流体加温システム。

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